CC BY
269
Proskuryakov Nikolay Evgenyevich, doctor of technical science, professor, tppzi@,tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state university,
Sitkevich Grigory Aleksandrovich, postgraduate, dr_gri@mail.ru, Russia, Tula, Tula state university
УДК 655.3.023
МАТЕРИАЛОВЕДЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
О.В. Кузовлева, А.К. Талалаев, Н.Е. Проскуряков,
А.В. Кирилов, В.Я. Котенёва
Рассматриваются материалы, используемые в полиграфии. С позиций материаловедения получены основные узлы печатного агрегата и проблемы, возникающие при их работе.
Ключевые слова: износ, металлы, печать, стали, флексография
Специалисты, работающие на производстве, знакомы с факторами, влияющими на качество печати. Технолог сможет назвать основные, по его мнению, причины возникающих на производстве проблем. И здесь решающими факторами являются не только технические характеристики или срок службы оборудования. Большое значение имеет и выбор запечатываемого материала, красок, растворов, печатных форм, ракелей, цилиндров, монтажных лент, допечатная подготовка и послепечатные процессы, а также контроль температуры и влажности окружающей среды и, конечно же, человеческий фактор [1].
Наибольший интерес с точки зрения материаловедения представляет выбор материалов для печатного процесса. А именно, должное внимание помимо набора текста и изготовления цветоделённых изображений следует уделять изготовлению печатных форм и выбору материалов для ответственных узлов печатного агрегата.
В настоящее время флексография - самый доступный и востребованный на этикеточном рынке способ печати и сфера её применения - высококачественные полноцветные изображения. Флексография не уступает высокой печати в работе с кроющими красками и палитрой Panton [2].
Одним из важных компонентов флексографского печатного процесса является анилоксовый вал с множеством ячеек. С ростом линиатуры вы-
гравированных на анилоксе ячеек на форму переносится меньше краски, поскольку объём ячеек становится меньше и детализированность печати возрастает [3].
Данная работа выполнена на базе российско-итальянской фирмы «РОССИТА» (г. Тула).
Рассмотрим работу механизмов и узлов флексографской машины польской фирмы «NILPETER» марки f 2400. Это 6-красочная машина, которая печатает УВИ-красками (их высыхание, полимеризация, происходит под воздействием УФ-излучения).
Печатная машина состоит из узла размотки 1, системы равнения бумажного полотна 2, печатных секций 3, секций сушки 4, секции вырубки 5 и секции намотки готовой этикеточной продукции 6 (рис. 1).
3
Рис. 1. Флексографская печатная машина фирмы «МЬРЕТЕЯ»
Покажем зоны износа рассматриваемой машины.
Во-первых, при нажатии оператором кнопки «пуск» начинается движение полотна, нанесение краски на запечатываемый материал, а также открытие шторок, которыми загорожены УФ-лампы, и идёт процесс сушки (рис. 2). Шторки открывает пневмоцилиндр. И со временем происходит сильный износ этого механизма.
Рис. 2. Секция сушки
168
Следующая зона износа - это зона контакта шестерней формного вала и приводного. На печатном производстве, как на ряде других производств, присутствует механический шум, обусловленный колебаниями деталей машин, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, взаимным соударением зубьев при входе в зацепление, переменной деформацией зубьев, вызванной непостоянством сил, приложенных к ним, кинематическими погрешностями зубчатых колес, переменными силами трения.
Отсутствие или недостаточное количество смазочных материалов металлических зубчатых колес приводит к повышению трения и, как следствие, к увеличенному износу сопряжённых деталей.
Со временем происходит истончение зубьев шестерни (рис. 3) и могут возникнуть сколы, что повлечёт за собой нарушение работы всего печатного механизма [4].
Рис. 3. Состояние шестерни:
1 - исходное; 2 - после длительного использования
Снижение трения в паре, а соответственно, и уровня шума, может быть достигнуто выбором материала, увеличением внутреннего трения материала и наладкой оборудования.
Для изготовления шестерён в основном используются углеродистые и легированные стали. Для их изготовления могут быть использованы и неметаллические материалы, а именно полиамидные смолы в сочетании с металлами. Такие материалы обладают хорошими литейными свойствами, обеспечивают бесшумную работу узла и, учитывая, что детали не эксплуатируются в условиях повышенных температур, достаточно высокую механическую прочность и низкий коэффициент трения [5].
Шестерни наиболее часто выходят из строя из-за контактного уста-
лостного разрушения, торцевого износа, заедания зубьев и их поломки при кратковременных перегрузках. Поэтому материал для них должен обеспечивать высокую поверхностную износостойкость, достаточную усталостную прочность при изгибе и контактном нагружении и подбираться исходя из габаритов и конструкции шестерни, а также условий эксплуатации.
Указанным требованиям наиболее соответствуют цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали (18ХГТ, 20ХНМ).
Твёрдость поверхности 59-63 HRC для обеспечения высокой контактной выносливости и износостойкости без хрупкого разрушения. Твёрдость сердцевины зубьев обычно составляет 30-42 HRC. При более высокой твёрдости сердцевины повышается опасность хрупкого разрушения, при более низкой - может развиваться пластическая деформация в теле зуба и, следовательно, разрушение упрочнённого слоя.
Зоной износа является также зона контакта магнитного и опорного валов (рис. 4). В этих местах идёт максимальный износ. При разном давлении и разной площади контакта происходит износ колец магнитного вала (особенно с внешней стороны).
Рис. 4. Зона контакта магнитного и опорного валов
В таких условиях эксплуатации стойкость валов определяется износостойкостью. Их изготавливают из сталей 45, 50 с поверхностной закалкой токами высокой частоты. Получаемая твёрдость поверхности при этом 48-50 HRC. Особо высоким сопротивлением изнашиванию обладают валы из стали 38ХМЮА после улучшения и азотирования. Но в нашем случае это не вполне оправдано, т.к. к таким материалам, термической и химикотермической обработке следует прибегать только при эксплуатации в условиях больших нагрузок, когда требуется высокий уровень усталостной
прочности, контактной прочности и износостойкости [4, 5].
На магнитный вал крепится нож для ротационной высечки (рис. 5). Он также должен быть выполнен из износостойкого материала. Ножи для высечки изготавливают обычно из высокоуглеродистой стали марки У8 с твёрдостью порядка 60 HRC.
Для измерения и контроля рабочего давления при высечке на печатной машине установлен манометр, который фиксирует каждое изменение давления. Рабочее давление должно быть не более 4 МПа, чтобы не допустить сильного износа оборудования. Если давление превышает допустимое значение, то нож для высечки прорубает и этикетку, и её основу. Если давление недостаточное, то этикетка не до конца прорезается. При большом давлении идёт также большой износ ножа для высечки.
Рис. 5. Магнитный вал с ножом для высечки
Изнашивается, конечно, и сама форма, «клише» (рис. 6). Запечатываемое полотно воздействует на печатную форму, как наждачная бумага, и форма со временем изнашивается, истирается.
Рис. 6. Формный вал
Сильная деформация печатной формы, которая повышается с числом отпечатанных оттисков, приводит к значительному увеличению размеров, т.е. растискиванию растровых точек. Это особенно заметно на светлых участках, где находятся маленькие, тонкие и поэтому легко деформируемые печатные элементы [6].
В связи с этим лучше использовать эластомерные печатные формы полученные лазерным гравированием. Печатающие элементы в этом случае имеют боковые грани, скошенные к основанию, а верхняя часть граней вертикальная прямая. Это способствует повышению устойчивости клише к износу во время печати тиража и снижает растискивание растровых точек.
В фирме «РОССИТА» на печатной машине «NILPETER» после 10 лет службы были заменены магнитные валы по причине износа и изменении длины печати. Кроме этого, производили шлифовку приводного вала.
Итак, с целью повышения срока службы печатного оборудования и отдельных его узлов необходимо уделять особое внимание выбору материалов.
Список литературы
1. Литвинова Е. Компенсаторы печатных ошибок. // Флексография и специальные виды печати. 2007. № 5. С. 54-55.
2. Чепрасова А. Удачная комбинация для высокого качества // Флексография и специальные виды печати. 2007. № 5. С. 30-38.
3. Сартор М. Анилоксы нового поколения // Флексография и специальные виды печати. 2007. № 5. С. 39-43.
4. Основы технологии термической обработки стали / И. А. Гончаренко [и др.] // Электронное издание. № 11627 от 24.10.2007. № гос. рег. 0320702211. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
5. http://www.un-s.ru/mech shum.html (дата обращения 15.01.2013 г.)
6. Киппхан Г. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технологии и способы производства / Пер. с нем. М.: МГУП, 2003. 1280 с.
Кузовлева Ольга Владимировна, канд. техн. наук, асс. кафедры, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Талалаев Алексей Кириллович, д-р техн. наук, проф., Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Проскуряков Николай Евгеньевич, д-р техн. наук, проф., Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кирилов Андрей Васильевич, начальник печатного производства, Россия, Тула, ЗАО «Россита»,
Котенёва Вера Яковлевна, канд. техн. наук, доц., Россия, Тула, Тульский государственный университет
MA TERIALS SCIENCE ASPECTS OF POLYGRAPHIC PRODUCTION O.V. Kusovleva, A.K. Talalaev, N.E. Proskuryakov, A.V. Kirilov, V.Ya. Kotenyova
The article focuses on the materials used in the printing industry. From the standpoint of materials science reviewed the work of the basic units of the printing machine and the problems arising in their work.
Key words: deterioration, metals, printing, steels, flexography.
Kusovleva Olga Vladimirovna, candidate of technical Sciences, assistant, Russia, Tula, Tula State University,
Talalaev Alexey Kirillovich, doctor of technical Sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Proskuryakov Nikolay Evgenyevich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Kirilov Andrey Vasilievich, head of the printed production, Russia, Tula, «Rossita»,
Kotenyova Vera Yakovlevna, candidate of technical Sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University
УДК 655.3.022.42:678.019.253
ИССЛЕДОВАНИЕ НАБУХАНИЯ ФЛЕКСОФОРМ ФИРМЫ ДЮПОН
М. А. Шпынёва, В.Ю. Конюхов, А.Ф.Бенда
Двумя независимыми методами (хроматографическим и набуханием в растворителях) исследована термодинамика набухания флексоформ фирмы «Дюпон» (США) в различных низкомолекулярных органических растворителях, применяющихся в полиграфической технологии в качестве компонентов красок и смывочных растворов. С помощью математической модели процесса определены термодинамические свойства и параметры Флори-Хаггинса систем полимер-растворитель.
Ключевые слова: флексоформа, набухание, газовая хроматография, критерий Флори-Хаггинса, термодинамические свойства.
Флексоформы (фотополимеры) в процессе их изготовления и эксплуатации взаимодействуют с различными низкомолекулярными жидкостями: вымывными и смывочными растворами, компонентами печатных красок и т.п. В результате такого взаимодействия они поглощают раство-
