Научная статья на тему 'Управление качеством полимерных материалов при производстве полиграфической продукции'

Управление качеством полимерных материалов при производстве полиграфической продукции Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
643
186
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ / СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВ / ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ / УФ-КРАСКИ / QUALITY MANAGEMENT / QUALITY MANAGEMENT SYSTEM / POLYMERIZATION / UV INKS

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Шагиахметова А. Х., Идиатуллина К. С.

В данной статье описан опыт успешного практического внедрения инноваций в важнейшие направления производства на основе системы менеджмента качества. Описаны преимущества использования дорогостоящих, но высокотехнологичных лакокрасочных материалов. Изложены основные способы управления качеством продукции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This article describes the experience of successful practical implementation of innovations in key areas of manufacturing-based quality management system. The advantages of using expensive, but hightech coatings are described. The basic methods of quality control are presented.

Текст научной работы на тему «Управление качеством полимерных материалов при производстве полиграфической продукции»

УДК 667.6:658.562

А. Х. Шагиахметова, К. С. Идиатуллина

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Ключевые слова: управление качеством, система менеджмента качеств, полимеризация, УФ-краски.

В данной статье описан опыт успешного практического внедрения инноваций в важнейшие направления производства на основе системы менеджмента качества. Описаны преимущества использования дорогостоящих, но высокотехнологичных лакокрасочных материалов. Изложены основные способы управления качеством продукции.

Key words: quality management, quality management system, polymerization, UV inks.

This article describes the experience of successful practical implementation of innovations in key areas of manufacturing-based quality management system. The advantages of using expensive, but high-tech coatings are described. The basic methods of quality control are presented.

Развитие рынков, на которых действуют современные предприятия, ставит новую управленческую проблему - качества отечественной продукции, кардинальное решение которой возможно только на пути инновационного развития предприятия [1]. Технологические инновации являются важнейшей составляющей общей политики предприятия, они во многом определяют «успешность» хозяйственного субъекта.

Внедрение стандартов качества требует пересмотра системы управления в целом, а не отдельных ее элементов, и является управленческой инновацией. Качество обеспечивается, таким образом, изменениями всех процессов, происходящих не только в производственных рамках, но и всей инфраструктуре предприятия.

Реальное повышение качества продукции происходит за счет масштабного технического и технологического обновления производства. Так, например, промышленное внедрение красок УФ (ультрафиолетового) закрепления в 1998 году ознаменовалось как мировой прорыв в узкорулонной флексографской печати.

С использованием флексографских УФ-красок можно запечатывать все имеющиеся подложки, начиная от бумаги и картонов и кончая пленками. В них используются связующие в виде ненасыщенных, функциональных акрилатов на основе полиэфиров, полиуретанов и полиэпоксидов.

В противоположность другим типам красок у УФ-красок при работе не испаряются растворители и не происходит впитывание красок в материал. Также не происходит изменение вязкости — она постоянна. Другими словами, изменение плотности плашки и толщины нанесения красочной пленки при необходимости производятся не за счет изменения вязкости, а с помощью растровых валиков. Машину в любой момент можно остановить и не заботиться о том, что краска в машине высохнет. При УФ-технологии в течение нескольких секунд красочная пленка переходит из квазижидкого полностью в твердое состояние. Этот переход происходит только под воздействием ультрафиолетовых лучей (250-460 нм), расщепляющих так называемый фотоинициатор на реактивные частицы, которые путем цепной реакции объединяют в цепь частицы связующего. При этом в конечном итоге образуется очень стабильная, стойкая к воздействиям полимерная цепь.

Если же рассмотреть общую рецептуру типичной флексографской УФ-краски, то там не найдется сырья, которое используется в красках на основе растворителей или в водорастворимых красках (табл. 1). Основу этих красок составляют так называемые преполимеры, компоненты связующих веществ, которые объединяются в цепи посредством фотоинициатора. Путем использования разбавителя, может регулироваться с одной стороны степень сшивки, а с другой — вязкость и текучесть УФ-красок [2].

Фталоцианиновый голубой 16%

Пигмент (например, для черной краски — сажа) 4%

Эпоксиакрилатная смола 30%

Эпоксиакрилат, модифицированный жирными кислотами 25%

Мономер (модификатор вязкости) 8%

Инициатор 11%

Фоточувствительный ароматический амин 4%

Стабилизатор, воск и др. 2%

Итого 100%

В целом состав красок УФ-отверждения (причем он не зависит от способа печати, а краски для разных способов различаются только конкретными типами веществ и различными добавками, отвечающими за специфику способов печати и за адгезию к различным запечатываемым материалам) таков:

1. Мономер — как правило, соединение сравнительно невысокого молекулярного веса и низкой вязкости, содержащее двойные связи и, следовательно, способное к полимеризации. Мономер является растворителем или разбавителем для остальных составляющих композиции. Изменяя содержание мономера, обычно регулируют вязкость системы.

2. Олигомер — способное к полимеризации и к сополимеризации с мономером ненасыщенное соединение большего, чем мономер, молекулярного веса. Это вязкие жидкости либо твердые вещества. Условием их совместимости с мономером является растворимость в последнем. Считается, что свойства получаемых при отверждении покрытий (например, фотополимерных печатных форм) определяются главным образом природой олигомера. В качестве олигомеров и мономеров наибольшее распространение находят олигоэфир- и олигоуретанакрилаты, а также различные ненасыщенные полиэфиры.

3. Фотоинициатор. Полимеризация мономеров под действием УФ-излучения в принципе может протекать без участия каких-либо других соединений. Такой процесс называется просто полимеризацией и протекает довольно медленно. Для ускорения реакции в композицию вводят небольшие количества веществ, способных под действием света генерировать свободные радикалы и/или ионы, инициирующие цепную реакцию полимеризации. Такой тип полимеризации называется фотоинициированной. Несмотря на незначительное содержание фотоинициатора в композиции, ему принадлежит исключительно важная роль, определяющая как многие характеристики процесса отверждения (скорость фотополимеризации, широту экспонирования), так и свойства полученных покрытий. В качестве фотоинициаторов находят применение производные бензофенона, антрахинона, тиоксантона, асцилфосфиноксиды, пероксипроизводные и т.д. Фотоинициатор играет роль сиккатива — вещества, ускоряющего процесс закрепления краски на оттиске. То есть в случае недостаточного отверждения его необходимо вводить в состав красок в определенной пропорции.

Полимеризация протекает в три стадии: инициирование, рост цепи и обрыв цепи. В стадии инициирования образуются первичные активные частицы — радикалы. В стадии роста цепи радикалы реагируют с молекулами, образуя новые радикалы. Эта стадия повторяется многократно. В стадии обрыва цепи свободные радикалы исчезают, превращаясь в обычные молекулы. Суммарный процесс, включающий эти стадии, протекает очень быстро, с образованием высокомолекулярного полимера.

Для полимеризации акриловых и метакриловых мономеров и олигомеров используются фотоинициаторы, образующие под действием УФ-облучения первичные свободные радикалы. Радикальная полимеризация замедляется кислородом, который, реагируя с радикалами, тормозит рост цепи. При сильном кислородном ингибировании покрытия остаются липкими и требуют «доотверждения». Проведение отверждения в атмосфере азота снимает проблему кислородного ингибирования. Правильно сконструированное оборудование требует минимального расхода азота.

Воспрепятствовать ингибированию можно путем добавления в краску веществ, легко реагирующих с кислородом, таких как амины. Высокая концентрация свободных радикалов на поверхности перекрывает отрицательное влияние кислорода.

На степень отверждения полимеризующихся компонентов, которую затруднительно измерить, влияют следующие факторы:

• продолжительность экспонирования;

• тип (то есть химическая природа) мономер-олигомерных компонентов;

• концентрация фотоинициатора;

• тип фотоинициатора;

• интенсивность и длина волны излучения;

• толщина красочной пленки;

• наличие кислорода;

• добавки;

• отражение излучения подложкой.

Мономер-олигомерная смесь должна полимеризоваться с большой скоростью и проявлять необходимые свойства в условиях офсетной печати, включая совместимость с водным увлажняющим раствором [3].

В настоящее время существуют две системы УФ-красок — радикальные и катионные (табл. 2). В чем же состоят особенности и различия между ними? Прежде всего это — твердотельные краски. Около 15% их состава — красящие вещества, или пигменты, 65% — не сшитые полимерные связующие и 20% — вспомогательные вещества, большую часть которых составляет фотоинициатор. Под действием УФ-излучения фотоинициатор вызывает химическую реакцию, связующее при этом полимеризуется, а УФ-краска затвердевает. Различия между двумя названными системами заключаются в составе связующего или в виде полимеризации.

Радикальные краски имеют химический состав на базе акрилатов. Они обладают невысоким эффектом последубления, имеют незначительный запах, хорошую устойчивость к механическим и термическим воздействиям. Без проблем ими можно печатать на впитывающих материалах, имеющих щелочную поверхность.

Обычные радикальные УФ-краски полимеризуются только при воздействии на них УФ-излучения. При радикальном задубливании фотоинициаторы под действием мощного УФ-излучения распадаются на два высокореактивных радикала. Эти радикалы присоединяются к двойным углеродным связям. Путем перемещения электронов возникает новый, более длинный радикал, который снова может вступать в реакцию. Это оказывает влияние на полимеризацию и, следовательно, на задубливание краски. Так как этот процесс происходит в течение долей секунды, то высыхание краски осуществляется также быстро. Но если продолжительность излучения слишком мала, то могут образоваться незадубленные остатки мономера и слой краски на оттиске окажется незакрепленным. Поэтому здесь длительность излучения должна соответствовать скорости работы машины.

Такие системы УФ-красок с энергетическим закреплением могут быть предложены там, где в офсетной и флексографской печати требуется немедленная последующая обработка. Благодаря высокой скорости реакции высыхания красок возможны скорости печати до 300 м/мин. Радикальные красочные системы могут высушиваться с применением азота, что приводит к дальнейшему ослаблению запаха при высоких скоростях обработки.

Радикальные УФ-краски Катионные УФ-краски

Быстрое высыхание (до 300 м/мин) Для 100-го задубливания требуется соответствующая мощность излучателей Практически отсутствует последующее задубливание ^огород замедляет задубливание Очень действенно кислородное ингибирование (продувание кислородом) Проблемы сцепления с полиэфирными, а также с некоторыми другими материалами Хрупкая, малоэластичная пленка Сморщивание печатного изображения при задубливании до 5% Относительно недорогие краски Масочные слои ламинируются ограниченно ^аски могут иметь собственный запах Средняя степень миграции Более высокая вязкость, чем у катионных красок Более медленное высыхание (до 200 м/мин) Требуется более длительное время реакции Автономное последующее задубливание после первого контакта с УФ-излучением Влага и холод могут заблокировать задубливание Kислородное ингибирование оказывает незначительное воздействие Никаких проблем с пленками Щелочи в печатном материале могут блокировать задубливание Масочная пленка остается гибкой и эластичной Сморщивание печатного изображения при задубливании на 1-2% Более дорогие, чем радикальные, краски Масочные слои ламинируются хорошо ^аски не имеют собственного запаха Высокая гарантия отсутствия миграции дает возможность использования для упаковок продовольственных товаров Более низкая вязкость, чем у радикальных красок

Следует отметить еще одно важное достоинство этих красок — их способность в течение нескольких дней и даже недель оставаться в машине и не высыхать.

Что представляют собой катионные краски? Их химической основой являются эпоксидные смолы. Они обладают слабым запахом, хорошим сцеплением с замкнутыми поверхностями запечатываемых материалов; имеют высокую механическую и химическую устойчивость.

Однако они непригодны к использованию на впитывающих запечатываемых материалах со щелочным меловальным слоем или высокой остаточной влажностью. В то же время возможно их применение для первичных упаковок пищевых продуктов, что достигается путем соответствующего выбора сырья.

При катионном задубливании фотоинициаторы распадаются не на радикалы, а на положительно и отрицательно заряженные частицы — на катион и анион. Возникает очень активный катион, который присоединяется к отрицательному концу полярного соединения. В результате положительный заряд перемещается и начинается цепная реакция.

В отличие от радикальных красок катионные системы для своего задубливания нуждаются в определенной дозе инициирования УФ-излучения. Процесс сшивки

продолжается дольше (после действия излучения еще в течение 1-2 с) и через определенное время достигает 100-процентной величины, закрепляя красочную пленку на оттиске. Кроме того, здесь происходит и «темновая реакция», так что окончательные свойства красочной пленки формируются только через 1-2 дня.

Их достоинство здесь состоит в том, что, в отличие от радикальных красок, в красочной пленке не остается никаких остаточных мономеров.

Катионные УФ-краски являются универсальными и используются в таких областях, как печать упаковки на бумаге, полимерах и алюминиевых пленках (для косметики, моющих средств и т.п.), на крышках для йогурта, фармацевтических пленках, пленках для продовольственных упаковок. Хороший эффект может быть достигнут при работе на печатных материалах с очень трудным красочным сцеплением [4].

Расход энергии при печати УФ-красками на порядок меньше, чем при термосушке. Не требуется дорогостоящая регенерация растворителя, так как его роль выполняет мономер (или низкомолекулярный олигомер), полимеризущийся в процессе отверждения, а не испаряющийся в воздух, как это происходит при сушке классических красок.

Энергия УФ-излучения достаточна для возбуждения электронных уровней в молекулах органических веществ, в результате чего образуются свободные радикалы. Последние реагируют с мономерами, вызывая реакцию полимеризации. УФ-полимеризация — это цепная реакция роста макромолекул. Она сопровождается образованием перекрестных связей между макромолекулами, что упрочняет структуру твердого полимера [5].

Одними из первых в России технологию промышленного внедрения красок УФ (ультрафиолетового) закрепления применили на ЗАО «ТАФЛЕКС» с использованием 6-красочной печатной машины с УФ-сушками АЯБОМА ЕМ 280. Сегодня ЗАО «ТАФЛЕКС» -крупнейший производитель рулонной самоклеющейся этикетки в ТАТАРСТАНЕ и один из самых крупных в России.

Компания была основана 26 июля 1999 года в г. Казани. Сегодня, благодаря многолетнему опыту, предприятие обладает достаточным техническим арсеналом для изготовления этикеток любой сложности, и занимает одно из лидирущих мест среди российских производителей самоклеящейся узкорулонной этикетки. В отличие от многих аналогичных компаний ЗАО «Тафлекс» осуществляет полный производственный цикл, начиная от разработки оригинал - макета до отгрузки готовой продукции заказчику.

Статус высокотехнологичной производственной компании, ее актуальность на современном рынке формируется посредством внедрения инноваций в важнейшие направления производства. Максимально высокое качество продукции поддерживается за счет контроля качества на всех этапах прохождения каждого заказа. Система менеджмента качества сертифицированная в 2005 году по стандартам КО 9001:2008 обеспечивает стабильность процессов производства и прохождения заказа, повторяемость этикетки от тиража к тиражу, высокий уровень качества.

Проблемы менеджмента качества в последние годы приобрели общепризнанную актуальность. Когда говорят о качестве, то обычно выделяют качество результатов деятельности (процесса), качество самих процессов и качество системы или организации деятельности. Мерой качества таких процессов обычно является степень гарантии того, что оказанная услуга или произведенный организацией продукт будет в точности соответствовать требованиям потребителя [6]. Обеспечение же таких гарантий во всем мире связывают с наличием в организации некоторой системы менеджмента качества.

Система менеджмента качества является частью системы менеджмента организации, которая направлена на достижение результатов, в соответствии с целями в области качества для удовлетворения потребностей, ожиданий и требований заинтересованных сторон. Цели в области качества дополняют другие цели организации, связанные с развитием, финансированием, рентабельностью, охраной окружающей среды, а также условий труда и безопасности персонала. Различные части системы менеджмента организации могут быть

интегрированы вместе с системой менеджмента качества в единую систему менеджмента, использующую общие элементы. Это может облегчить планирование, выделение ресурсов, определение дополнительных целей и оценку общей результативности организации [7].

Принципы менеджмента качества. Успешное руководство организацией и ее функционирование обеспечивается путем ее систематического и прозрачного управления. Успех может быть достигнут в результате внедрения и поддержания в рабочем состоянии системы менеджмента качества, разработанной для постоянного улучшения деятельности с учетом потребностей всех заинтересованных сторон. Управление организацией помимо менеджмента качества включает в себя также и другие аспекты менеджмента.

Следующие восемь принципов менеджмента качества были определены для того, чтобы высшее руководство могло руководствоваться ими с целью улучшения деятельности организации [8] .

a) Ориентация на потребителя

Организации зависят от своих потребителей и поэтому должны понимать их текущие и будущие потребности, выполнять их требования и стремиться превзойти их ожидания.

b) Лидерство руководителя

Руководители обеспечивают единство цели и направления деятельности организации. Им следует создавать и поддерживать внутреннюю среду, в которой работники могут быть полностью вовлечены в решение задач организации.

c) Вовлечение работников

Работники всех уровней составляют основу организации, поэтому их полное вовлечение в решение задач дает возможность организации с выгодой использовать их способности.

ё) Процессный подход

Желаемый результат достигается эффективнее, когда деятельностью и соответствующими ресурсами управляют как процессом.

е) Системный подход к менеджменту

Выявление, понимание и менеджмент взаимосвязанных процессов как системы содействуют повышению результативности и эффективности организации при достижении ее целей.

1} Постоянное улучшение

Постоянное улучшение деятельности организации в целом следует рассматривать как ее неизменную цель.

§) Принятие решений, основанное на фактах

Эффективные решения должны основываться на анализе данных и информации.

И) Взаимовыгодные отношения с поставщиками

Организация и ее поставщики взаимозависимы, поэтому отношения взаимной выгоды повышают способность обеих сторон создавать ценности.

Эти восемь принципов менеджмента качества были взяты за основу при разработке стандартов на системы менеджмента качества, входящих в семейство ИСО 9000. Важную роль в общей системе менеджмента качества имеет документация, которая дает возможность передать смысл и последовательность действий и способствует [9]:

a) достижению соответствия требованиям потребителя и улучшению качества;

b) обеспечению соответствующей подготовки кадров;

c) повторяемости и прослеживаемости;

ё) обеспечению объективных свидетельств;

е) оцениванию результативности и постоянной пригодности системы менеджмента качества.

Разработка документации не должна быть самоцелью, а должна добавлять ценность для ее пользователей. В системах менеджмента качества применяют следующие виды документов:

a) документы, предоставляющие согласованную информацию о системе менеджмента качества организации, предназначенную как для внутреннего, так и внешнего пользования (к таким документам относятся руководства по качеству);

b) документы, описывающие, как система менеджмента качества применяется к конкретной продукции, проекту или контракту (к таким документам относятся планы качества);

c) документы, устанавливающие требования (к таким документам относятся спецификации);

ё) документы, содержащие рекомендации или предложения (к таким документам относятся методики);

е) документы, содержащие информацию о том, как последовательно выполнять действия и процессы (такие документы могут включать в себя документированные процедуры, рабочие инструкции и чертежи);

1) документы, содержащие объективные свидетельства выполненных действий или достигнутых результатов (к таким документам относятся записи).

Практическую реализацию в ЗАО «Тафлекс» описанные выше положения СМК находят в оптимально организованной организационной структуре, где важную роль играет отдел технического контроля. В рамках данного подразделения применяются, разрабатываются и внедряются разнообразные формы контроля за качеством продукции (например, чек лист-контроль приёмки содержит следующие контролируемые показатели: требования к упаковке, внешний вид, формы, размеры, требования чертежа, физические показатели). Специалистами отдела разработаны и новые формы контроля, например, карта контроля качества, где важную роль занимает тщательный контроль перед запуском тиража. В целом контроль качества продукции предполагает контроль на стадии запуска, контроль на стадии печати и отделки, контроль готовой продукции, контроль упаковки, маркировки. На готовую продукцию выдается паспорт качества.

В целом управление продукцией, в частности, несоответствующей продукцией находит свое выражение в следующей схеме (см. рисунок 1):

Политика повышения уровня качества на данном предприятии носит комплексный характер и регулируется по всей технологической цепочке. Современная разработка проблемы качества привела к идее комплексности, системности ее разрешения, при этом расширяются организационные структуры управления качеством, повышается их статус.

Осмысление современной ситуации привело к разработке систем управления качеством, а также к развитию методов комплексной стандартизации. В связи с необходимостью в координации работ по специальным функциям и задачам различных подразделений, были созданы подразделения, которые выполняют общие задачи по улучшению качества и координации их реализации - отделы управления качеством, внедряются новые и совершенствуются существующие системы технического и лабораторного контроля.

В целом система менеджмента качества на данном предприятии включает в себя не только контроль качества продукции, но и управление закупками, управление технологическим оборудованием, развитие и анализ системы менеджмента качества со стороны руководства.

Итак, использование принципов системы менеджмента качества при производстве полиграфической продукции способствует тому, что качество выпускаемой продукции на предприятии обеспечивается и поддерживается за счет использования современного оборудования, высококачественного сырья и материалов, профессионализма сотрудников, эффективных управленческих действий. Основным условием работы предприятия становится не ожидание проблем и их устранение, а постоянное развитие и улучшение технологических и управленческих процессов.

Рис. 1 - Процедура управления несоответствующей продукцией

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Тузиков, А.Р. Перспективы инновационного развития сквозь призму оценок населения (на примере Республики Татарстан) / А.Р. Тузиков // Вестник Казан.технол. ун-та. - 2010. - №4. -С.267-276

2. Валадов, Д. УФ-краски для офсетной печати: характеристики, состав, применение, поставщики / Д. Валадов // КомпьюАрт. - 2008. - № 4 (http://compuart.ru/article.aspx?id=18922&iid=878)

3. Этикетка. Флексографские печатные краски (http://etiketka.ezq.ru/6.htm)

4. Филин, Вл. Флексографские печатные краски для печати упаковочной и этикеточной продукции / Вл. Филин // Мир Этикетки - 2001. - №2 (http://labelworld.ru/article.aspx?id=12742&iid=481)

5. Валадов, Д. УФ-сушки для закрепления красок и лаков / Д.Валадов // Мир Этикетки - 2008. - №6 (http://labelworld.ru/article.aspx?id=19246&iid=893)

6. Бакеева, Р.Ф. Генезис системы качества / Р.Ф.Бакеева, Г.У.Матушанский // Вестник Казан. технол. унта. - 2008. - №6. -С.253-258

7. Системы менеджмента качества. Требования ГОСТ Р ИСО 9001-2008. - Москва: Стандартинформ, 2009. - С. V

8. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь ГОСТ Р ИСО 9000-2008 . -Москва: Стандартинформ, 2009. - С. IV

© А. Х. Шагиахметова - д-р полит. наук, проф. каф. ГМУС КГТУ, idklara@yandex.ru;

К. С. Идиатуллина - канд. социол. наук, асс. той же кафедры, al82@bk.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.