CC BY
3
кк UNiVERSUM:
№ 9 (102)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2022 г.
ЗАВИСИМОСТЬ КАЧЕСТВА ПЕЧАТИ С УЧЕТОМ СВОЙСТВ ЗАПЕЧАТЫВАЕМОГО
МАТЕРИАЛА
Хакназарова Ойдин Дилмуродовна
доц. Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: nigin-umid@mail. ru
Бабаханова Халима Абишевна
д-р техн. наук,
проф. Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: halima300@inbox. ru
Балтабаева Барно Юлдашовна
ст. предподаватель Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: baltabayevabarno@mail.ru
DEPENDENCE OF PRINT QUALITY WITH CONSIDERING THE PROPERTIES
OF THE PRINTED MATERIAL
Oydin Haknazarova
Senior lecturer,
Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Khalima Babakhanova
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Barno Baltabayeva
Senior lecturer, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье использовано многофакторное планирование для прогнозирования качества флексографской печати на полиэтиленой пленке, в составе которой гранулы низкомолекулярного полиэтилена Шуртанского газохимического комплекса, одного из крупнейших предприятий в Республике Узбекистан. Для оценки качества печати, с точки зрения получения на ней четких оттисков и точного цветовоспроизведения, на исследуемых пленках отпечатаны тест-объекты флексографским способом печати. Методами математической статистики определена корреляционная связь между оптической плотностью оттиска и свойствами пленки, в данном случае толщиной, глянцем и термостабильностью. Анализ полученных результатов позволяет прогнозировать качество печати, например, для получения оттиска с оптической плотностью 1,485 нужно использовать пленки толщиной 70г/м2, глянцем 26%, термостабильностью 38%. Полученную на базе современного математического аппарата при использовании теории вероятностей и математической статистики математическую модель можно использовать для управления качеством флексографской печати с учетом свойств полиэтиленовой пленки.
ABSTRACT
The article uses multi-factorial planning to predict the quality of flexographic printing on polyethylene film, which includes low molecular weight polyethylene granules of the Shurtan Gas Chemical Complex, one of the largest enterprises in the Republic of Uzbekistan. To assess the quality of printing, in terms of obtaining clear prints on it and accurate color
Библиографическое описание: Бабаханова Х.А., Хакназарова О.Д., Балтабаева Б.Ю. ЗАВИСИМОСТЬ КАЧЕСТВА ПЕЧАТИ С УЧЕТОМ СВОЙСТВ ЗАПЕЧАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 9(102). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14316
A UNiVERSUM:
№ 9 (102)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_сентябрь. 2022 г.
reproduction, test objects were printed on the studied films using a flexographic printing method. The methods of mathematical statistics have been used to determine the correlation between the optical density of the print and the properties of the film, in this case, thickness, gloss and thermal stability. The analysis of the obtained results allows predicting the print quality, for example, to obtain a print with an optical density of 1.485, it is necessary to use films with a thickness of 70 g/m2, a gloss of 26%, and a thermal stability of 38%. The mathematical model obtained on the basis of modern mathematical apparatus using the theory of probability and mathematical statistics can be used to control the quality of flexographic printing, taking into account the properties of a polyethylene film.
Ключевые слова: качество флексографской печати, оптическая плотность, полиэтиленовая пленка, свойства пленки, корреляционная связь, математическая модель.
Keywords: quality of flexographic printing, optical density, polyethylene film, film properties, correlation, mathematical model.
Введение. При создании готовой продукции повышение эффективности производства и вопрос гарантированного качества продукции являются важнейшим вопросом любой экономики. Применение научных методов исследования и математического моделирования технологических процессов производства являются одним из оптимальных решений этой проблемы.
При печати этикеточно-упаковочной продукции флексографским способом используется широкий спектр различных запечатываемых материалов, среди которых лидирующие позиции занимает полимерный материал, так как их использование обеспечивает сохранность при высоком качестве упакованных в них товаров в течении длительного срока, имеют минимальную массу, толщину и стоимость.
При печатании на невпитывающихся полимерных материалах осложняется обеспечение точности совмещения основных печатных красок, что напрямую влияет на привлекательность упакованного товара, поэтому производители полиэтиленовых пленок при производстве должны учитывать требования полиграфических предприятий, где осуществляется сам процесс печати.
Для решения этой проблемы зарубежные и отечественные ученые и специалисты этой отрасли ведут научные исследования по производству полиэтиленовой пленки с прогнозируемыми свойствами [1-4]. Ведутся научно-исследовательские работы, посвященные проблеме обеспечения и прогнозирования качества флексографской печати на невпитывающихся сильно тянущихся материалах, какими являются полиэтиленовые пленки [5-8]. В результате разработаны технологии производства пленок с учетом требований процесса печати, исследованы их свойства и выработаны рекомендации по улучшению качества воспроизведения, что способствует повышению эффективности производства, снижению себестоимости и полному удовлетворению потребностей общества.
Разработанная автором программа [3] позволяет управлять физико-механические свойства пленок, изменяя режимы ее производства. Автор работы [9] предложил аппарат комплексного прогнозирования свойств при получении пленки, разработал методику количественной оценки эффективности обработки полиэтиленовых пленок коронным разрядом,
позволяющей объективно и целенаправленно контролировать адгезионные свойства к печатным краскам.
Для прогнозирования качества флексографской печати авторы работы использовали регрессионный анализ и математическое моделирование [10-12].
Экспериментальная часть. В данной работе используется многофакторное планирование эксперимента для выявления наиболее активных (весомых) свойств запечатываемого материала, для того чтобы не исследовать те из них, которые оказывают незначительное воздействие на объект исследования [13-15].
Объектом исследования служила полиэтиленовая пленка из местного сырья, то есть гранулы низкомолекулярного полиэтилена Шуртанского газохимического комплекса, одного из крупнейших
предприятий в Республике Узбекистан. Критерием
у.
оптимизации является 1 - оптическая плотность оттисков, отпечатанных флексографским способом. Значения оптической плотности косвенно характеризуют толщину красочного слоя на поверхности запечатываемого материала, то есть качество воспроизведения.
По данным исследований физико-механических и деформационных свойств исследуемой полиэтиленовой пленки, полученных в условиях предприятий ООО «Briz» и ЧП «ASILBEK NURLI KELAJAK» на экструзионном оборудовании "FULL AUTOMATIC" (Корея) из гранул низкомолекулярного полиэтилена Шуртанского газохимического комплекса методом рукавной экструзии, выявлено, что пленки относятся к высшему сорту (ГОСТ 10354), что позволяет использовать их в широком диапазоне, в том числе в качестве упаковочного материала в различных отраслях народного хозяйства; для изготовления товаров народного потребления.
Основными варьируемыми факторами, влияющими на оптическую плотность оттиска и на качество печати, выбраны: толщина, мкм; глянец (оптические свойства)%; термостабильность пленки, % (табл.1).
После выбора основных факторов и их уровней варьирования было определено, по каким основным выходным параметрам можно судить и оценивать работу, а также оптимизировать технологический процесс флексографской печати (табл.1). Рабочая
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
матрица многофакторного эксперимента 2-го порядка для 3-х факторного процесса представлена в табл.2.
Таблица 1,
Основные факторы и уровни варьирования
Наименование и обозначение факторов Уровни варьирования Интервалы варьирования А
(-) Xmm (+) Xmax (0) x0
Толщина пленки Т - Х\, мкм 70 80 75 5
Глянец пленки Г - Х2, % 24 28 26 2
Термостабильность Тс - Х3, % 34 42 38 4
В соответствии с матрицей планирования проведено 8 опытов в трехкратной повторно сти.
Таблица 2.
Матрица планирования
№ п/п Матрица планирования Наблюдаемые физические величины
Значения физических величин (отклики) т т Уи1 (У'ш У и ) 8 Уи = ^ , = ^-:-, * = £ ^ т т -1
xi x2 x3 Уи! Среднее yi s2. yu Ro(%)
1 + + + 1,85 1,93 1,79 1,85 0.0044 1.84 0.54
2 - + + 1,39 1,46 1,31 1,41 0.0043 1.39 1.44
3 + - + 1,85 1,96 1,77 1,87 0.0060 1.87 1.44
4 - - + 1,39 1,35 1,74 1,53 0.0233 1.55 -1.29
5 + + - 1,85 1,91 1,35 1,68 0.0711 1.67 0.59
6 - + - 1,32 1,80 1,78 1,60 0.0376 1.58 1.27
7 + - - 1,82 1,65 1,84 1,63 0.0127 1.63 0.0
8 - - - 1,39 1,24 1,43 1,41 0.0056 1.42 -0.70
Среднеквадратичное отклонение определяли во
формуле где у \ - среднее арифметическое значение пара-
п __метра оптимизации из трех кратного опытов (значе-
_ — Уи)) ния приведены в табл. 2). Данные расчетов
1 п — 1 приведены в табл.3.
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
Таблица 3.
Результаты статистической обработки эксперимента
№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8
0.0044 0.0043 0.0060 0.0233 0.0711 0.0376 0.0127 0.0056
0.0666 0.0656 0.0775 0.1528 0.2666 0.1939 0.1125 0.0747
Для статистической проверки дисперсий во всех вариантах используем G-критерий Кохрена:
s2
Q _ ¿тах
0.07И
=0.431
Z^S? 0.1650
G=0,431<0,516= Goos
N
S?=^SZ= 0.0206
n=1
Проверку однородности дисперсий можно выполнять по критериям Фишера. Пример проверки по Б-критерия Фишера:
Сравнение с табличным Go.o5 (1к= N =8, 1т= т-1=3-1=2}=0,516 показало, что расчетное значение критерия Кохрена меньше табличной величины, поэтому дисперсия считается однородной, а процесс воспроизводимым.
F =
1 расч
s-
Б2-
'-'тт
sa
S*
00711 0.0043
= 1653
Бтабл=19 (см приложение 3). Ррасч. < Ртабл. дисперсии однородны. Уравнение с кодированными переменными с участием проверки статистической значимости коэффициентов имеет вид:
у = Ь0 + ЪлХл + b2x2 + Ь3х3 + ЪлпХлХп + Ъ13хгх3 + Ъгзхгх3 + b123xtx2x3
Коэффициенты регрессии при полном факторном эксперименте подсчитаны по следующим формулам
bijk =
Z1 ^Ьи^'и^киУ
N
Ьа =
ZS?
N
btj =
Z1 ^iu^luY
N
где и - порядковые номера вариантов; / - порядковые номера факторов; (/и), (/и), (ки) - условные обозначения сумм. Коэффициенты регрессии, рассчитанные по вышеприведенным выражениям, равны:
b0 bi Ь2 Ьз bi2 bi3 b23 bi23
1,62 0.135 0.013 0.043 -0.005 0.060 -0.048 0.030
где Ьо - свободный член; Ьш..... - коэффициенты тройного взаимодей-
Ь1* Ь2* Ьз* - линейные коэффициенты; ствия факторов
Ь12* Ь1з* Ь2з* - коэффициенты двойного взаимо- Уравнение регрессии примет следующий вид:
действия факторов;
у =1.62 + 0.133х1 + 0.013х2 + 0.043х3 - 0.00Вхгх2 + 0.060хгх3 - 0.048х2х3 + 0.030х1х2х3
Значимость коэффициентов регрессии проверяли с помощью критерия Стьюдента, причем по формуле определили границы доверительных интервалов для коэффициентов регрессии с доверительной вероятностью а=0,95:
у = 1.62 + 0.133хг + 0.043х3 + 0.060хгх3 - 0.048х2х3 + 0.030хгх2х3
Проверяем адекватность полученного уравнения. Вычисляем теоретические значения параметра
оптимизации у, величину ошибки Ау = у — у, результаты занесены в табл. 4.
9 = 1.62 + 0.133хг + 0.043х3 + 0.060хгх3 - 0.048х2х3 + 0.030хгх2х3
1 ~ ЛЧ ~ Л8 ~
Сравнивая значения коэффициентов регрессии с границами доверительных интервалов видим, что коэффициент Ь2 незначим.
Теперь уравнение математической модели имеет следующий вид:
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
Таблица 4.
Результаты статистической обработки эксперимента
№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8
У/ 1.85 1.41 1.87 1.53 1.68 1.60 1.63 1.41
У 1.84 1.39 1.87 1.55 1.67 1.58 1.63 1.42
Ду 0.01 0.02 0.0 -0.02 0.01 0.02 0.0 -0.01
Ду2 0.0001 0.0004 0.0 0.0004 0.0001 0.0004 0.0 0.0001
R0 0.54 1.44 0.0 -1.29 0.59 1.27 0.0 -0.70
Далее по формуле определим следующие относительные величины Ro расхождения фактических
У и расчетных у данных (%):
R = —— х100
У
1.85 — 1.84 ** = 1-84 Х 100 = °.54
Из табл. 4 видно, что ошибка эксперимента составляет 1.44%, поэтому адекватность модели 98.56%.
Рассчитаем дисперсию адекватности
W-fc-1
0.165 8-3-1
= 0.04125
где /=#-(к+1) - число степеней свободы.
Для проверки адекватности линейной модели по критерию Фишера находим дисперсию неадекватности, или остаточную дисперсию.
Сам критерий Фишера
52
Р =-^= 2.002
¿у
При уровне значимости В=0,05 критерий Фишера Fo.o5 {число степеней свободы дисперсии неадекватности £^=N-^1=8-3-1=4 и числа степеней свободы £у =N^-1)} по табличным данным равен 3.01.
Поскольку Fрасч.=2.002<3.01=Fo.o5, то с 95%-ной доверительной вероятностью можно утверждать, что полученное уравнение регрессии является математической моделью исследуемого объекта.
Переходя от кодированных х1, Х2 хз значений факторов к натуральным, получим зависимость оптической плотности оттисков. Кодированные значения факторов связаны с натуральными следующими зависимостями:
_ Т - Т0 _ Т - 75 _ Г - Г0 _ Г - 26 _ Тс - Тс0 _ Тс - 38
¿3
Л
2
SL =
ог
где То, Го, Тсо- основные уровни факторов в нату- Подставив выражения в уравнение получим
ральных выражениях; Е1, е2 £з- интервалы варьирования факторов.
Dотт=-23.87+0.768T+0.4845Г+0,6354Tc-0,0285ТГ-0,006ГТс-0.0195TTc+0,00075ТГТс
Уравнение адекватно, описывает модель для уравнение следует использовать для установления
прогнозирования качества печати. Поэтому его рациональных значений толщины, глянца и термо-
можно использовать как интерполяционную фор- стабильности пленки (табл. 5).
мулу для вычисления величин оптической плотности оттисков Dотт. Таким образом, при полученное
Таблица 5.
Прогнозирование качества печати в зависимости от толщины, глянца и термостабильности
полиэтиленовой пленки
Т Г Тс Dott Т Г Тс Dott
70 24 34 0,932 80 24 34 1,262
26 38 1,485 26 38 1,755
28 42 1,018 28 42 0,868
Г Т Тс Dott Г Т Тс Dott
24 70 34 0,932 28 70 34 1,952
75 38 1,621 75 38 1,621
80 42 2,248 80 42 1,348
Тс Т Г Dott Тс Т Г Dott
34 70 24 0,932 42 70 24 2,038
75 26 1,577 75 26 1,663
80 28 2,162 80 28 1,348
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
Используя результаты табл.5, можно управлять и регулировать процессом печати, то есть получение при печати конкретного значения оптической плотности возможно при использовании пленки с заданными значениями толщины, глянца и термостабильности. Например, для получения оптической плотности 1,485 желательно использование пленки толщиной 70г/м2, глянец 26%, термостабильности 38%.
Выводы: анализ полученных результатов позволяет прогнозировать качество печати при использовании пленки с заданными свойствами. На базе
современного математического аппарата при использовании теории вероятностей и математической статистики, а также методов цифровой обработки изобразительной информации исследование влияния свойств пленки на качество печати позволило получить математическую модель, которая может быть положена в основу управления качеством флексо-графской печати с учетом свойств полиэтиленовой пленки.
Список литературы:
1. Крыжановский В.К., Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д. Производство изделий из полимерных материалов: Учебн.Пособие. СПб.: Профессия. 2004. 464 с.
2. Н.С.Шмакова Влияние ультразвука на получение полиэтиленовых пленок с антимикробными свойствами// автореферат дисс. канд.тех.наук: МГУПП.М. 2021. 17 с.
3. Мандрусов А.А. Минимизация несовмещения красок при флексографской печати путем получения пленки полиэтилена с заданными свойствами: автореферат дисс. канд.тех.наук: МГУП.М. 2007. 18 с.
4. Ефремов Н.Ф., Мандрусов А.А. Проблемы флексографской печати на упаковке из полиэтилена // Вестник МГУП. 2006. №7. С. 50-65.
5. Баканов В.А. Свойства полимерных пленок, активированных коронным разрядом и особенности их применения в производстве упаковки: автореферат дисс.канд.тех.наук. М.: МГУП. 2008. 20 с.
6. Марикуца К.С. Разработка методов управления цветовоспроизведением на допечатной стадии при синтезе изображения на невпитывающихся материалах: автореферат дисс.канд.тех.наук. М.: МГУП. 1999. 15 с.
7. Сорокин Б.А. Запечатываемые материалы и их подготовка к тампонной печати // Мир этикетки. 2003. №1. С.46-49.
8. Колесниченко М.Г. Исследование взаимодействия процесса производства пленок полиэтилена и печати на них // Вестник МГУП.М.:МГУП. 2009. №7. С. 163-176.
9. diss.seluk.ru/av-mashinostroenie/710631-1-povishen... emimi-svoystvami.php86% tekhnosfera. com/povyshenie-kachestva-upakovki-iz-p. ..ziruemymi-svoystvami35%]
10. Хакназарова О.Д., Ташмухамедова Ш.Ш., Бабаханова Х.А. Флексография босма сифатини бахолашда математик моделлаштириш усулини куллаш // Композиционные материаллы. Ташкент. №3. 2019. С. 75-79.
11. Хакназарова О.Д., Ташмухамедова Ш.Ш., Бабаханова Х.А. Флексография босма сифатини бахолашда регрессион тахлил // Композиционные материаллы. Ташкент. №4. 2019. С. 117-119.
12. Хакназарова О.Д., Ташмухамедова Ш.Ш., Бабаханова Х.А. Статистическая характеристика для оценки тесноты зависимости между качеством флексопечати и свойствами запечатываемого материала // ишуег8иш:Тех-нические науки. 2019. 11(68). С. 54-58.
13. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия, 1974. 263 с.
14. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Изд.2 -е перераб. и испр. М.: Наука. 1976. 279 с.
15. Чаплыгина О.Ю. Влияние технологических параметров флексографской печати на графическую точность изображения: автореферат дисс. канд.тех.наук: МГУП.М. 2012. 18 с.
