CC BY
31
Волошина Наталия Александровна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет
CONTROL OF THE PROCESS OF TWO-PARAMETER SELECTIVE ASSEMBLY OF TWO ELEMENTS AT THE STAGE OF THEIR MANUFACTURING
O.V. Filipovich, V.Ya. Kopp, N.A. Voloshina
The process of two-parameter selective assembly of two elements is analyzed. On the basis of the constructed model, the task of optimizing the performance of this process when using control at the stage of manufacturing the elements that make up the assembly set. An example of this task is given, an analysis of the results is performed.
Key words: two-parameter selective assembly, control method, model, optimization.
Filipovich Oleg Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Sevastopol, Sevastopol State University,
Kopp Vadim Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Sevastopol, Sevastopol State University,
Voloshina Nataliya Alexandrovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Sevastopol, Sevastopol State University
УДК 655.225.262.1; 655.225.6; 773.92
НАБУХАНИЕ ФЛЕКСОГРАФСКИХ ПЕЧАТНЫХ ФОРМ ФИРМЫ DUPONT В РАСТВОРИТЕЛЯХ ПЕЧАТНЫХ КРАСОК
О.А. Карташева, Л.Ю. Комарова, Д.И. Байдаков
Оптическим методом проведено исследование процесса набухания флексо-форм, полученных на формных пластинах Cyrel DPR и Cyrel Easy ESE фирмы DuPont. На кривых кинетики набухания показано существенное различие поглощения фотополимерными слоями одиночных и смесевых составов органических растворителей. Даны рекомендации по наиболее благоприятному сочетанию и соотношению растворителей, которые не превышают допустимого предела максимальной степени набухания.
Ключевые слова: фотополимер. печатная форма, набухание, низкомолекулярные соединения, растворители, мономерно-олигомерные фракции.
Введение. Современные формные технологии флексографской печати ориентированы на получение фотополимерных печатных форм с плосковершинными печатающими элементами [1]. Рядом фирм, работающих в области формных технологий, были предложены технические решения по модернизации цифровой масочной технологии изготовления печатных форм [2-4]. Они позволяют различными способами устранять влияние кислорода воздуха на фотополимеризацию при проведении основного экспонирования - стадии процесса формирования печатающих элементов [5].
Другие фирмы [6] разрабатывают формные пластины, в структуру которых вводят дополнительный слой, предотвращающий кислородное ингибиро-вание, формируя, тем самым, на печатной форме элементы изображения заданной конфигурации. Независимо от применяемых разработчиками способов формирования плосковершинных печатающих элементов такие печатные формы наряду с высокими показателями качества получаемого на них изображения позволяют значительно улучшить стабильность процесса печатания, что обеспечивает однородность оттисков при больших тиражах.
Не менее важным фактором, влияющим на получение идентичных печатных оттисков, является набухание фотополимерных печатных форм, которое происходит при их контакте с растворителями, входящими в состав печатных красок. При набухании печатных форм молекулы растворителя проникают в фотополимер, при этом увеличивается его масса и объем, а также меняется его структура. При совпадении полярности контактирующих веществ молекулы растворителя быстрее проникают в аморфные области фотополимера, заполняя его поры и микроканалы, а также ослабляя межмолекулярные связи [7]. Скорость проникновения растворителя от поверхности фотополимера вглубь зависит от степени термодинамического сродства растворителя и фотополимера и температуры среды. Поэтому при печатании с различных фотополимерных печатных форм при воздействии на них растворителей пленкообразующих веществ печатных красок существенное влияние на качество оттисков оказывает набухание.
Исследования набухания фотополимерных печатных форм, полученных на формных пластинах разных производителей, с помощью различных методов его оценки приведены в работах [8-12]. Эти исследования имеют научную и практическую ценность, позволяя производить целенаправленный выбор типа растворителей, входящих в состав печатных красок. Появление на рынке новых формных пластин и, тем более пластин нового поколения, требует продолжения таких исследований.
Инновационной разработкой последних лет, предпринятой фирмой DuPont в направлении совершенствования формных технологий, является создание уникальных флексографских формных пластин. Они обладают возможностью формировать плосковершинные печатающие элементы в фотополимеризуемом слое формной пластины непосредственно при проведении основного экспонирования, не применяя при этом специального оборудования, необходимого для изготовления печатных форм по различным цифровым масочным технологиям [13]. Такие формные пластины, выпускаемые с индексом «Easy», обладают, по-видимому, иным составом, который существенно отличает их от пластин, ранее разработанных другими производителями. Исследования набухания печатных форм, полученных на таких формных пластинах, при воздействии растворителей, входящих в состав печатных красок, представляет несомненный интерес, поскольку их набухание может существенно отличаться и, тем самым, влиять на стабильность процесса печати.
306
Цель работы заключалась в исследовании кинетики набухания флексографских печатных форм, изготовленных по цифровой масочной технологии на формной пластине Cyrel Easy ESE фирмы DuPont. Для ее оценки был использован оптический метод [14], неоднократно применяемый для изучения набухания [11,15] и позволяющий моделировать реальное взаимодействие материала и растворителя.
Экспериментальная часть. Набухание исследуемой печатной формы производилось в течение шести часов, за которые происходит печатание больших тиражей во время рабочей смены. В качестве растворителей применялись спирты, сложные эфиры и их смеси, входящие в состав спиртовых печатных красок, востребованных в полиграфических технологиях. Для возможности сравнения процесса набухания печатной формы, изготовленной на формной пластине Cyrel Easy ESE, аналогичные исследования были выполнены и на печатной форме, полученной на формной пластине марки Cyrel DPR этой же фирмы, широко применяемой и хорошо себя зарекомендовавшей в практике работы флексографских предприятий [16]. Изготовленные на этих пластинах печатные формы, прошедшие полный цикл обработки [5] при режимах, заранее подобранных при их тестировании, содержат плашечное изображение. Эти печатные формы подвергались непрерывному набуханию в исследуемых растворителях по методике, описанной в работе [17].
Степень набухания печатных форм Нт была рассчитана по результатам определения изменения толщины образцов:
Hт = .100% ,
h0
где hT - толщина образца ко времени набухания т; h0 - толщина образца до набухания.
На рис. 1- 4 представлены кривые кинетики набухания для двух печатных форм, полученных на формных пластинах DPR и Easy ESE. Для простоты изложения результатов исследования печатным формам сохранено название соответствующих формных пластин, на которых они изготовлены.
На первом этапе работы было исследовано набухание печатных форм отдельно в спиртах и сложных эфирах.
Печатная форма DPR (рис. 1, а) практически не набухает в пропа-ноле-2, незначительно набухает в этаноле. В бутаноле степень набухания растет линейно, достигая через 6 часов значения 1,0 % . Набухание во всех спиртах приемлемо для проведения печатания.
Печатная форма Easy ESE (рис. 1, б) впитывает большее количество спиртов, чем печатная форма DPR, причем набухание в этаноле превосходит набухание в пропаноле-2 и бутаноле. Следует отметить, что после достижения максимального значения степень набухания во всех спиртах снижается. Наблюдаемое при этом уменьшение толщины образцов связано с тем, что массы мономерно-олигомерной фракции, не вошедшие в пространственную структуру печатных форм, переходят в растворитель, причем в бутаноле этот процесс протекает наиболее интенсивно.
307
н,, %
i
0,5--6-¡f.
Рис. 1. Кинетика набухания печатных форм, полученных на формных пластинах DPR (a) и Easy ESE (б) в спиртах: 1 - этиловом; 2 - изопропиловом; 3 - бутиловом
На основании полученных результатов для обеих печатных форм можно рекомендовать применение красок, в состав которых входит пропа-нол-2. Выбор этого спирта для печатной формы DPR очевиден, а для печатной формы Easy ESE целесообразен, поскольку набухание этой печатной формы не превышает 3 %.
По сравнению со спиртами исследованные печатные формы набухают в эфирах намного больше (рис. 2).
Рис. 2. Кинетика набухания печатных форм, полученных на формных пластинах DPR (a) и Easy ESE (б) в эфирах: 1 - этилацетате; 2 - бутилацетате
Кривые набухания в этилацетате как одной (рис. 2, а), так и другой (рис. 2, б) печатных форм практически однотипны. После достижения максимального значения степень набухания снижается в результате вымывания из печатных форм незаполимеризованных низкомолекулярных моно-
308
мерно-олигомерных масс практически до их полного удаления и частичной деструкции фотополимера из-за разрыва сетки набухших макромолекул.
Набухание печатных форм в бутилацетате существенно различается. Печатная форма DPR (рис. 2, а) в нем не набухает. С первых минут её контакта с эфиром происходит вымывание из печатной формы незаполи-меризованных низкомолекулярных мономерно-олигомерных масс.
Максимальная степень набухания печатной формы Easy ESE в бу-тилацетате примерно в полтора раза больше, чем в этилацетате (рис. 2, б). Снижение степени набухания за счет вымывания бутилацетатом из печатной формы незаполимеризованных низкомолекулярных мономерно-олиго-мерных масс происходит менее интенсивно по сравнению с набуханием в этилацетате.
На основе полученных результатов можно заключить, что по сравнению со спиртами набухание в эфирах протекает более активно и сопровождается интенсивным вымыванием низкомолекулярных фракций. Принимая во внимание необходимость применения эфиров в качестве растворителей пленкообразователей печатных красок и учитывая их воздействие на печатные формы, целесообразно снижать их концентрацию в технологических жидких смесях.
На втором этапе работы выполнено исследование набухания печатных форм в смесях спиртов и эфиров, основной спиртовой компонентой в которых выбран пропанол-2, набухание в котором рассмотренных печатных форм минимально.
В смесях пропанола-2 с этилацетатом (рис. 3) набухание печатной формы DPR (рис. 3, а) выше, чем печатной формы Easy ESE (рис. 3, б). Для смеси 3 характерно снижение степени набухания после максимума.
а б
Рис. 3. Кинетика набухания печатных форм, полученных на формных пластинах DPR (a) и Easy ESE (б) в смесях пропанола-2 и этилацетата в соотношениях: 1 - 0,95 : 0,05; 2 - 0,90 : 0,10; 3 - 0,85 : 0,15
С учетом полученных результатов для печатной формы Easy ESE целесообразно использовать краски, в составе которых применяется смесь пропанола-2 с этилацетатом в соотношении 0,95 : 0,05 (смесь 1), так как набухание в ней не превышает 3 %. Для печатной формы DPR применение
309
таких смесей растворителей нецелесообразно, хотя смесь 2 с соотношением компонентов 0,90 : 0,10 может быть использована, но набухание в ней несколько выше и составляет порядка 4 %.
В смеси с пропанолом-2 увеличение концентрации бутилацетата (рис. 4) приводит к повышению максимальной степени набухания исследованных печатных форм. Наименьшее набухание печатных форм происходит в смеси 1.
Рис. 4. Кинетика набухания печатных форм, полученных на формных пластинах dPr (a) и Easy ESE (б) в смесях пропанола-2 и бутилацетата в соотношениях: 1 - 0,95: 0,05; 2 - 0,90: 0,10;
3 - 0,85 : 0,15
Принимая во внимание результаты проведенных исследований, при использовании смеси пропанола-2 с бутилацетатом в составе печатных красок для обеих печатных форм целесообразно использовать смесь 1 с соотношением компонентов 0,95 : 0,05. Набухание печатных форм в этой смеси не превышает 3 %.
Заключение. Как следует из результатов исследований, закономерности кинетики набухания печатных форм DPR и Easy ESE отличаются друг от друга. Это указывает на различия не только составов фотополимеров печатных форм, но и, возможно, образовавшихся структур после экспонирования. Примененный в данной работе метод оценки степени набухания печатной формы при непрерывном её контакте с растворителем рекомендуется для поиска растворителей и наиболее благоприятного их сочетания в смесях с целью максимального снижения их отрицательного воздействия на получение печатных оттисков.
Список литературы
1. Шибанов В.В. Технологии «плосковерхих» точек // Флексо Плюс. 2011, №1. С. 16-23.
2. Панина Н. Технология плосковерхих точек от Flint Group // Флек-со Плюс. 2011, №5. С. 50-51.
3. MacDermid показал новую технологию производства печатных форм с плоской точкой // Сайт «Всероссийский полиграфический портал»: [Электронный ресурс]. URL: http://www.print-forum.ru/news/53386.html (дата обращения: 23.01.2020).
4. Cyrel® DigiFlow — новый виток эволюции цифровых рабочих процессов // Сайт компании DuPont [Электронный ресурс]. URL: https://www.dupont.ru/products-and-services/printing-package-printing/ flexo-graphic- platemaking-systems/brands/cyrel/articles/cyrel-digiflow-brochure.html (дата обращения: 23.01.2020).
5. Полянский Н.Н., Карташева О.А., Надирова Е.Б. Технология формных процессов: учебник. М.: МГУП, 2010. 366 с.
6. Водовымывные пластины для флексографской печати серия Cosmolight® // Сайт компании «YAM International» [Электронный ресурс]. URL: http://www.yam.ru/ Materials/ consumables - for - high - and - flexo-print/ plates/Cosmolight.html (дата обращения: 26.01.2020).
7. Истинные растворы полимеров, ограниченное и неограниченное набухание, свойства растворов полимеров [Электронный ресурс]. URL: http://sdamzavas.net/3-28294.html _(дата обращения: 23.12.2018).
8. Конюхов В.Ю., Бенда А.Ф., Шпынева М.А. Исследование набухания флексоформ фирмы «Дюпон» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 3. С. 173-182.
9. Конюхов В.Ю., Джваршейшвили А.И., Шпынева М.А. Исследование набухания флексографский форм в низкомолекулярных жидкостях // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2011. №2. С. 54-59.
10. Конюхов В.Ю., Штынева М.А., Токманцев Д.Ю., Рекус И.Г. Набухание флексоформ фирмы Toyobo в низкомолекулярных растворителях // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела, 2016. № 4. С. 56 - 62.
11. Байдаков Д.И., Карташева О. А., Комарова Л.Ю. Оценка набухания флексографских печатных форм - методика измерения и результаты // Innovations of publishing, printing and multimedia technologies, 2013. Kaunas.-2013, С. 15-18.
12. Комарова Л.Ю., Карташева О. А. Сравнительный анализ процесса набухания флексографских печатных форм в различных растворителях печатных красок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 130-142.
13. Шибанов В.В. Кислород Оксигенович! К барьеру!!! // ФлексоП-люс. 2017, №4. С. 70-73.
14. Байдаков Д.И. Оптический метод определения набухания крас-копередающего слоя офсетных резинотканевых полотен // Журнал «Вестник МГУП». 2012. С. 125.
15. Карташева О. А., Комарова Л.Ю. Набухание фотополимерных печатных форм и особенности его протекания в различных смывочных растворах // Innovations of publishing, printing and multimedia technologies, 2016. Kaunas. 2016. С. 56-61.
16. Новые «чистые» флексографские пластины. Флексо Плюс // 2007, №5. С. 71-72.
17. Байдаков Д.И. Набухание краскопередающего слоя офсетных резинотканевых полотен в смесях растворителей // Innovations of publishing, printing and multimedia technologies, 2014. Kaunas. 2014. С. 54-58.
Карташева Ольга Алексеевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Комарова Людмила Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, luknew@yandex. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Байдаков Дмитрий Иванович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет
SWELLING OF FLEXOGRAPHIC PRINTING FORMS DUPONT COMPANIES
IN PRINTING INK SOLVENTS
O.A. Kartasheva, L. Yu. Komarova, D.I. Baidakov
An optical method was used to study the swelling process of flexo forms obtained on DuPont's Cyrel DPR and Cyrel Easy ESE form plates. The curves of the swelling kinetics show a significant difference in the absorption of single and mixed organic solvent compositions by photopolymer layers. Recommendations are given for the most favorable combination and ratio of solvents that do not exceed the permissible limit of the maximum degree of swelling.
Key words: photopolymer. printing form, swelling, low-molecular compounds, solvents, monomeric-oligomeric fractions.
Kartasheva Olga Alekseevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Komarova Lyudmila Yurievna, candidate of technical sciences, docent, luknew @yandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Baidakov Dmitri Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
