Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние теории и практики процесса каширования и флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах 10
1.1. Состояние и перспективы развития флексографской печати 10
1.2. Особенности процесса флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах 13
1.3. Технологические схемы процесса каширования 20
1.4. Физико-химические основы процесса каширования 27
Выводы по главе 1 38
Постановка задач исследования 39
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 43
2.1. Объекты исследования 43
2.2. Методика запечатывания образцов комбинированного материала... 44
2.3. Методика структурирования функции качества 45
2.4. Методика планирования эксперимента 45
2.5. Методы оценки показателей качества многослойной системы 45
2.6. Методы оценки показателей качества печатного оттиска 49
Выводы по главе 2 53
ГЛАВА 3. Повышение качества флексографской печати и каширования упаковочных комбинированных материалов 54
3.1. Структурирование функции качества каширования и флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах 54
3.2. Модернизация технологического процесса каширования 59
3.3. Аналитическое выражение для расчета адгезионной прочности многослойной системы 83
3.4. Моделирование красковосприятия невпитывающих материалов в процессе флексографской печати 88
Выводы по главе 3 94
ГЛАВА 4. Влияние печатно-технических свойств комбинированных материалов на качество оттисков флексографской печати 95
4.1. Влияние свойств компонентов многослойной системы на качество каширования 95
4.2. Оценка качественных показателей оттисков флексографской печати 106
4.3. Рекомендации по технологическому режиму флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах 112
Выводы по главе 4 117
Заключение 119
Список литературы
- Особенности процесса флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах
- Методика структурирования функции качества
- Модернизация технологического процесса каширования
- Оценка качественных показателей оттисков флексографской печати
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время активно развивается флексографский способ печати на упаковочных материалах. Упаковка является инструментом маркетинга, требования к ее качественным показателям постоянно ужесточаются, в частности к графической и градационной точности воспроизводимой на упаковке информации. Это заставляет производителей искать все более эффективные способы удовлетворения запросов потребителей. Комбинированные материалы на основе алюминиевой фольги находят широкое применение в упаковочной отрасли.
На процесс флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах существенное влияние оказывают свойства запечатываемого материала.
Важными факторами, определяющими качество печати на упаковочном комбинированном материале, являются прочность соединения слоев материала и прочность системы «печатная краска - комбинированный материал».
Основная трудность при кашировании комбинированных материалов на основе алюминиевой фольги по существующим технологическим схемам процесса связана с достижением прочной адгезионной связи между слоями, отличающимися по химической природе и строению, и с обеспечением однородной структуры поверхности комбинированного материала, которая оказывает существенное влияние на точность графической передачи информации способом флексографской печати.
Современный уровень техники и технологий, применение прогрессивных методологий исследования позволяют расширить теоретические представления о свойствах субстратов и адгезивов для процесса каширования, их взаимодействии в многослойной системе, что обусловливает перспективность обеспечения высоких качественных показателей упаковочного комбинированного материала и получаемых на нем флексографских оттисков за счет модернизации процесса и разработки новых составов слоев комбинированных материалов. Поэтому тема диссертационного исследования является весьма актуальной.
Работа выполнена в соответствии с техническим заданием государственного контракта № 6246р/8773 от 12 декабря 2008 года.
Целью данной работы является повышение качества флексографской печати на упаковочном комбинированном материале за счет модернизации технологического процесса каширования.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучение влияния параметров процесса флексографской печати на качественные показатели оттисков;
изучение влияния параметров процесса каширования и состава клеевой композиции на свойства получаемого комбинированного материала;
изучение влияния структурно-механических и печатных свойств комбинированных материалов на качественные показатели получаемых на них оттисков способом флексографской печати;
исследование влияния параметров микрогеометрии бумаги для каширования на структурно-механические свойства комбинированного материала;
проектирование процесса каширования комбинированного упаковочного материала на основе алюминиевой фольги с учетом условий флексографского печатного процесса и требований отрасли согласно методике структурирования функции качества;
разработка методики, позволяющей прогнозировать прочность закрепления красочного слоя на комбинированных материалах в процессе флексографской печати для повышения стабильности и качества продукции;
адаптация методик трибологических испытаний и скретч-тестирования для исследований прочности адгезионной связи между слоями упаковочного комбинированного материала на основе алюминиевой фольги и прочности красочного слоя к поверхности комбинированного материала с возможностями максимально точной регистрации усилия, при котором происходит разрушение, и определения наиболее слабой границы в многослойной системе;
моделирование красковосприятия при флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах на основе алюминиевой фольги; разработка программного продукта для оценки красковосприятия невпитывающих материалов для печати.
Научная новизна работы заключается в следующем.
-
-
Получена формула для расчета адгезионной прочности многослойных систем типа «печатная краска - комбинированный материал» и «адгезив – алюминиевая фольга», отличающаяся от аналогов возможностью учета реального профиля поверхности субстрата за счет его аналитического представления.
-
Разработана модель красковосприятия невпитывающих запечатываемых материалов с учетом микрогеометрии их поверхности, позволяющая прогнозировать расход печатной краски в процессе флексографской печати.
-
Проведено структурирование функции качества к процессам каширования и флексографской печати на комбинированных материалах. Построен Дом качества (Quality House), позволяющий выявить связь между требованиями потребителей к комбинированному материалу, техническими характеристиками, параметрами функциональных подсистем и их компонентов на всех этапах производства.
-
Предложен алгоритм исследования прочностных характеристик оттисков флексографской печати, полученных на комбинированных материалах, и прочности адгезионной связи между слоями упаковочного комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, полученного в процессе каширования, основанный на методиках трибологических испытаний и скретч-тестирования и отличающийся последовательностью проводимых операций, типом применяемого индентора и режимными параметрами процесса. Экспериментально установлены корреляционные зависимости между исследуемыми характеристиками и микрогеометрией поверхности субстратов.
Практическая ценность и значимость результатов работы состоит в получении научных результатов, позволивших сформулировать рекомендации к технологическому процессу каширования комбинированных материалов и процессу флексографской печати на них.
Применение полученных в работе результатов позволяет повысить качество печати на упаковочных комбинированных материалах с учетом особенностей технологического процесса флексографской печати, а также прогнозировать расход печатной краски, что дает возможность снизить себестоимость продукции.
Применение методологии структурирования функции качества позволило обозначить пути повышения конкурентоспособности и экономической эффективности предприятий, занимающихся выпуском упаковочной полиграфической продукции, выявить связь между контролируемыми характеристиками упаковочных материалов и требованиями потребителей, определить технические и экономические трудности смещения контролируемых инженерных характеристик в нужную сторону, установить точки экономической целесообразности продаж.
Разработаны и адаптированы методики для оценки качественных показателей оттисков флексографской печати и кашированных материалов с высокой степенью точности. На основе полученной в результате исследований модели красковосприятия при флексографской печати на комбинированных материалах разработан программный продукт [16], позволяющий производить объективную оценку и прогнозировать красковосприятие невпитывающих запечатываемых материалов, что в производственных условиях дает возможность сокращения времени, необходимого для выхода на тираж, и уменьшения процента брака. Для определения полноты укрывистости оттисков предложен алгоритм и разработан программный продукт [17]. Предложен алгоритм определения прочностных характеристик оттисков флексографской печати, полученных на комбинированных материалах, и прочности адгезионной связи между слоями комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, полученного в процессе каширования.
Показано влияние природы адгезива и поверхности субстратов, применяемых для процесса каширования, на свойства получаемого комбинированного материала. Даны практические рекомендации по использованию технологических схем каширования для многослойной упаковки различного назначения.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований диссер-тационной работы внедрены на предприятии ЗАО «Дитрикс-Сибирь» (г. Новосибирск) и используются на основании гражданско-правового договора
№ 002-010/1 о выполнении НИОКР ООО «Политех-Информ» (г. Омск).Положения, выносимые на защиту
-
Формула для расчета адгезионной прочности многослойных систем типа «печатная краска - комбинированный материал» и «адгезив – алюминиевая фольга», отличающаяся от аналогов возможностью учета реального профиля поверхности субстрата.
-
Модель красковосприятия невпитывающих материалов для печати, позволяющая прогнозировать расход краски в процессе флексографской печати на комбинированных материалах с учетом микрогеометрии их поверхности.
-
Рекомендации по технологическому режиму флексографской печати и кашированию комбинированных упаковочных материалов для повышения качественных показателей оттисков.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на VI Международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» в рамках программы «У.М.Н.И.К.» (г. Омск, 2007 г.), на 60-й Научно-технической конференции студентов Московского государственного университета печати (г. Москва, 2006 г.), на Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии СТТ» (г. Томск, 2006, 2007, 2010 гг.), на Международной научно-практической конференции «Творчество молодых: дизайн, реклама, полиграфия» (г. Омск, 2006, 2007, 2008 гг.), на XIV Международной студенческой школе-семинаре «Новые информационные технологии» (г. Судак, 2006 г.), на Международной молодежной научной конференции «PRINT-2009» (г. Санкт-Петербург, 2009 г.).
По результатам теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы проведены опытные выработки на предприятии
ЗАО «Дитрикс-Сибирь» (г. Новосибирск).Адаптированные методики трибологических испытаний и скретч-тестирования внедрены в работу Центра измерения свойств материалов ТПУ ФТИ ЦИСМ (г. Томск).
Диссертация обсуждена на расширенном заседании кафедры «Дизайн и технологии медиаиндустрии» Омского государственного технического университета с участием кафедр «Оборудование и технология полиграфического производства», «Технология машиностроения» и ведущих сотрудников ЗАО «Полиграф» (г. Омск).
Публикации. Результаты работы опубликованы в тридцати семи научных статьях, в том числе шесть статей в журналах, рекомендованных ВАК, три свидетельства о регистрации программных продуктов. Получен патент РФ на изобретение «Слоистый упаковочный материал» [15].
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложения. Работа изложена на 142 страницах, содержит 34 рисунка и 24 таблицы.
Особенности процесса флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах
Согласно статистике флексографская печать относится к способам печати с наивысшими темпами роста в отношении разработки печатных машин [10].
Флексографский процесс продолжает развиваться. Перспективными направлениями являются разработки новых технологий изготовления фотополимерных печатных форм, графического программного обеспечения, исследования в области возможности нанесения более тонких красочных слоев, дальнейшая автоматизация оборудования, стандартизация процесса за счет ужесточения допусков на продукцию и расходные материалы [13].
Б. А. Сорокин [12] отмечает, что качество оттиска флексографской печати складывается из многих составляющих, определяющими из которых являются свойства запечатываемого материала, характеристики печатной машины, качество исходного изображения и квалификация персонала.
Достоинством флексографии является возможность нанесения печатного изображения на различные по структурно-механическим и печатным свойствам материалы. Флексографские печатные машины как планетарного типа, так и линейного построения, позволяют запечатывать тонкие невпитывающие материалы (полимерные пленки, алюминиевую фольгу, комбинированные материалы) толщиной от 12 мкм, и волокнистые впитывающие материалы (бумаги, картоны) толщиной до 600 мкм на скоростях до 600 м/мин [13, 14].
В работе [15] к слабым сторонам флексографского способа печати относят необходимость подбора анилоксового вала в зависимости от поверхностных характеристик субстрата, поскольку количество краски, необходимое для высококачественной печати определяется свойствами поверхности запечатываемого материала.
Среди материалов, запечатываемых флексографским способом печати, малоизученными являются комбинированные упаковочные материалы на основе алюминиевой фольги, в то время как они занимают свою нишу на рынке уже не одно десятилетие. И являются популярными в упаковке жиро- и влагосо-держащих продуктов.
На практике, при работе на флексографских печатных машинах, для достижения высокого качества полиграфического исполнения оттисков, необходимо учитывать особенности строения и свойства запечатываемых комбинированных материалов на основе алюминиевой фольги. Прежде всего, следует отметить характерные особенности данного вида материала и указать предъявляемые к ним требования.
Современный уровень развития науки и техники позволяет создавать упаковочные комбинированные материалы с заранее заданными печатными и структурно-механическими свойствами. Варьируя состав композиции, количество и порядок чередования отдельных слоев материала, параметры технологических процессов получения отдельных составляющих или всего многослойного материала, применяя дополнительную его обработку, можно получать необходимый материал [1-19, 26, 29, 37, 70, 71, 105, 108, ПО].
Анализ работ [70, 102-105, 112, 114, 116, 123, 129], выполненных за последние годы в упаковочной и полиграфической отраслях, показывает, что наиболее перспективным направлением в использовании полимерных материалов при упаковке пищевых продуктов является изготовление многослойных комбинированных материалов в сочетании с бумагой, алюминиевой фольгой, картоном или металлизированными полимерами. Это позволило на базе ограниченного числа полимеров получить упаковку с любым комплексом заданных свойств для самых разнообразных продуктов. Создан обширный класс таро-упаковочных материалов, называемых комбинированными, а отдельными авторами [1 16] - «гибридными».
Согласно общепринятой методологии [1, 31, 70, 106, 108, 112, 115, 128, 129], началом создания или выбора упаковочного материала является формулирование требований к упаковке и качеству печати на ней в зависимости от типа пищевого продукта, условий хранения, специфики потребления, назначения. Эти требования определяются комплексом печатных, защитных, механических физико-химических, санитарно-гигиенических показателей, данными по технологичности (возможность применения на современном высокопроизводительном упаковочном оборудовании при обеспечении надежной герметизации упаковки) и экономичности; потребительскими свойствами (декоративность, информативность, удобство использования). В последнее время к этому комплексу добавляются еще требования энергетического и экологического характера, связанные с сохранением природных ресурсов и исключением засорения окружающей среды отходами упаковки [103, 105, 112, 113, 118, 126, 127, 132].
Упаковочные комбинированные материалы на основе алюминиевой фольги представляют собой многослойные системы, содержащие слои алюминиевой фольги, бумаги, картона, полимеров и адгезивов [1, 20, 21, 42, 112, 116, 123, 124, 128].
При нанесении поверхностной или межслойной печати к обозначению соответствующего слоя добавляют буквенный индекс п. При тиснении комбинированного материала к условному обозначению КМ - буквенный индекс т. При нанесении на поверхности материала комбинированного дополнительных покрытий к обозначению соответствующего слоя добавляют буквенные индексы покрытий: пр - праймер под печать, тл - термолак, лб - лак бесцветный,лц - лак цветной, лсб - лак скольжения бесцветный, лсц - лак скольжения цветной, кх - клей холодного склеивания, пф - парафин, мв - микровоск [42].
Методика структурирования функции качества
Для исследований адгезионной прочности комбинированных материалов на основе алюминиевой фольги и адгезионной прочности красочного слоя к поверхности КМ установка должна обладать повышенной силовой чувствительностью и быть оснащена следующими измерительными элементами: - тензодатчик для измерения силы трения во время теста, который установлен на моторизованном предметном столе; - сенсор смещения индентора вдоль своей оси от уровня поверхности образца и сенсор нормальной силы нагружения; - датчик акустической эмиссии, который регистрирует звуковые волны в образце комбинированного материала в области контакта с индентером; - оптический микроскоп со сменными объективами, позволяющими получать изображения поверхности образцов с увеличением в 50, 200 и 1000 раз.
Для проведения исследований подготавливаются образцы размером 20x20 мм. Образец закрепляется на моторизованном предметном столе. Предметный стол может смещаться в двух координатах с помощью прецизионных шаговых двигателей, управляемых с помощью ПК с установленным программным обеспечением Scratch Software. Механизированная система перемещения предметного стола дает возможность точно позиционировать друг относительно друга место положения индентора и оптической оси микроскопа, что позволяет максимально четко ассоциировать положение индентора во время проведения царапины вместе с характерными изменениями во внешнем виде царапины и величиной силы нагружения. После выбора места проведения теста с помощью программного интерфейса вводятся режимы и параметры проведения скретч-теста. Затем индентор автоматически смещается вертикально вниз до касания с поверхностью образца комбинированного материала. Начинается этап нанесения царапины. Образец КМ, закрепленный на столе, равномерно смещается вдоль неподвижного индентора, на который действует сила нагружения. Индентор для оценки адгезионных свойств комбинированных материалов и полученных на них оттисков представляет собой конус, заканчивающийся алмазной сферой Rockwell с радиусом кривизны поверхности 20 мкм. Деформация в исследуемой системе за счет вдавливания индентора приводит к возникновению упругой силы, которая может привести к разрушению адгезионных связей в слоях КМ и является в данной методике нормальной силой отрыва. При увеличении глубины проникновения индентора увеличивается площадь его контакта с поверхностью исследуемой системы, что в совокупности с равномерным движением приводит к увеличению силы трения в месте контакта, которая выступает в данной методике тангенциальной силой отрыва. Совокупность этих сил определяет возможность разрушения адгезионных связей. Датчики измеряют соответствующие характеристики и передают их в память ПК. Во время проведения теста на экране монитора можно в реальном времени наблюдать показания с датчиков. После окончания теста образец КМ передвигается под оптический микроскоп, где проводится визуальное исследование.
Характеристикой адгезионной прочности выступает сила нагружения в момент начала разрушения многослойной системы, которая называется критической силой нагрузки. Критические нагрузки определяются очень точно при помощи датчика тангенциальной нагрузки, датчика глубины проникновения, датчика нормальной нагрузки, акустического датчика и изображений, получаемых со встроенного оптического микроскопа. Данные о критической нагрузке используются для количественного подсчета адгезионных свойств различных комбинаций многослойных систем.
Традиционно анализ результатов скретч-тестирования осуществляется по показаниям с датчика акустической эмиссии, по характеру зависимости силы трения и по факту визуального наблюдения разрушения многослойной системы с помощью оптического микроскопа. При исследовании прочности адгезионной связи между слоями упаковочного комбинированного материала на основе алюминиевой фольги и адгезионной прочности красочного слоя к поверхности комбинированного материала выявлена необходимость, визуально отслеживать процессы, сопутствующие проведению испытания, и определять критические точки, так как из-за повышенной силовой чувствительности установки датчик акустической эмиссии не всегда обеспечивает удовлетворительный сигнал при столь низких величинах нагрузки. Поэтому основными объективными параметрами для оценки результатов испытания становятся тангенциальная сила (сила продольного сопротивления), сила нагружения и коэффициент трения.
Прочность комбинированного материала на расслаивание определяется в соответствии с методикой, представленной в ГОСТ Р 52145-2003 «Материалы комбинированные на основе алюминиевой фольги. Технические условия» [42].
Для исследования прочности на истирание красочного слоя на поверхности комбинированного материала на основе алюминиевой фольги, адаптирована методика трибологических испытаний на установке HighTemperature Tri-bometer фирмы CSEM, ранее применявшаяся для металлов. Принципиальная схема измерительной установки представлена на рисунке 2.3, технические характеристики даны в таблице 2.4.
Модернизация технологического процесса каширования
При выборе коалесцентов для пленкообразования следует учитывать не только их эффективность и количество, но и способность к омылению (особенно для веществ, содержащих сложноэфирные группы), испарению, а также запах, следует принимать во внимание и физико-механические свойства образующихся клеевых пленок.
При разработке клеевой композиции для каширования выбрана коалес-центная добавка на основе сложного эфира и спирта, представляющая собой изомерическую смесь 2,2,4-триметил-1,3-пентадиол-моноизобутирана и обладающая нейтральным запахом, что является одним из основных условий при выборе компонентов для клеевой композиции. Указанная коалесцентная добавка вводится в состав клеевой композиции на самых последних этапах ее производства. Рекомендуется в течение двенадцати часов после ее введения выдержать клеевую композицию для стабилизации.
Загустители представляют собой специфические реологические добавки, которые применяют для достижения реологических свойств композиций, оптимальных для их получения, хранения и нанесения. Загущающие системы могут быть как органической, так и неорганической природы.
На выбор загустителя влияет не только стабилизирующая система водной дисперсии и общая поверхность ее частиц, но и диспергирующие, смачивающие и пленкообразующие агенты.
Следует помнить, что загуститель включается в структуру клеевой пленки и влияет на ее свойства, в частности на водостойкость. Согласно правилу, в рецептурах клеевых композиций в качестве загустителя применяют не более 1% (на 100 % вещества) эфиров целлюлозы от нелетучих компонентов композиции. Загустители на основе природных соединений, такие как эфиры целлюлозы, могут быть заражены микроорганизмами, как при хранении, так и в покрытии, поэтому по возможности следует использовать целлюлозные загустители, не подвергающиеся биоразрушению.
Учитывая выше сказанное, с целью улучшения реологических свойств клеевой композиции в качестве загустителя выбрана натриевая соль карбокси-метилцеллюлозы. Добавление целлюлозного загустителя позволяет создавать клеевую композицию требуемой вязкости.
Водно-дисперсионные составы подвергаются биологическому разрушению, сопровождающемуся развитием грибков и различных микроорганизмов. Консерванты (антисептики) позволяют предотвратить заражение дисперсий микроорганизмами (бактериями, грибами, плесенью, дрожжевыми грибами) в процессе хранения и транспортировки.
Большое влияние на активность консервантов и, как следствие, на свойства дисперсии при хранении оказывают различные факторы: рН, окислительно-восстановительный потенциал и химическая функциональность дисперсии.
Для предотвращения биопоражения клеевой композиции выбран антисептик, представляющий собой соединение три-н-бутилолово-нафтената с азотным органическим соединением. Указанный антисептик представляет собой прозрачную жидкость (желтого цвета до светло-коричневого), смешивается непосредственно с водой и обладает нейтральным запахом.
Поверхностно-активные вещества (эмульгаторы, смачивающие агенты, ассоциативные загустители), используемые при производстве водных дисперсий, накапливаясь на поверхности жидкой фазы (границе раздела жидкость -воздух), понижают поверхностное натяжение системы [66]. Это приводит к стабилизации воздушных пузырьков, образовавшихся в процессе диспергирования, перемешивания и транспортировки. Внешне этот эффект проявляется в виде пены или микропены. Воздушные пузырьки поднимаются к поверхности или в высоковязких системах остаются внутри жидкой фазы в виде стабильной микропены. Пузырьки воздуха, поднявшиеся к поверхности, окружены плотным эластичным двойным слоем ПАВ. Стабилизированные таким образом пузырьки собираются на поверхности композиции и образуют слой пены. Нанесение композиции в таком виде приводит к образованию дефектов покрытия. Для предотвращения этого нежелательного явления необходимо использовать пеногасители.
Пеногасители представляют собой жидкости с низким поверхностным натяжением, которые могут разрушать поверхностную пленку или стабилизирующий двойной слой, позволяя воздуху выходить из массы композиции. Пе-ногаситель должен легко вводиться в жидкий слой и дестабилизировать пленку ПАВ. Распространяясь внутри этого слоя, он как жесткий монослой разрушает пузырек пены.
В настоящее время наиболее используемыми являются пеногасители на основе минеральных и силиконовых масел. Пеногасители на основе минеральных масел недороги, но их активность ниже, чем более дорогих продуктов на основе силиконовых масел. Высокоактивные пеногасители, содержащие силикон, требуют очень тщательного выбора марки и количества, так как они могут вызывать образование дефектов пленки (кратеры, «рыбий глаз», ячейки Бенар-да).
Обычно содержание пеногасителя составляет 0,1-0,6% общей массы. 1/2-2/3 общего количества пеногасителя вводят в процессе диспергирования, а оставшуюся часть - при смешивании пасты с дисперсией. Для каждой рецептуры клеевой композиции необходим тщательный экспериментальный подбор типа и количества пеногасителя, а также условий его введения в композицию.
Для увеличения полезной емкости, производительности кашировальных машин и создания необходимых условий труда используется пеногаситель на основе минерального масла. Он представляет собой вязкотекучую жидкость от белого до светло-серого цвета, смешивается непосредственно с водой.
Оценка качественных показателей оттисков флексографской печати
Протяженность трека до разрушения красочного слоя, нанесенного на образец КМ №2, составляет 0,112 м, коэффициент трения 0,347. Наихудшие результаты показали образцы КМ №1 и №3, протяженность трека до разрушения и начала разрушения красочного слоя составила 0,085 и 0,056 м соответственно, коэффициенты трения равны 0,137 и 0,195. Наиболее высокая прочность к истиранию системы «печатная краска - КМ» у опытного образца №4 может быть обусловлена характеристиками микрогеометрии поверхности субстрата.
Следует обратить внимание на влияние состава комбинированного материала на его прочность и характер истирания. Выявлено, что материалы, имеющие в составе в качестве адгезива полиуретановую клеевую композицию и разработанную клеевую композицию на основе водной сополимерной стирол-акриловой дисперсии, более устойчивы к истиранию (см. рис. 4.7).
Протяженность трека с момента полного разрушения красочного слоя до момента повреждения бумаги-основы образцов КМ №2 и №4 в среднем в 1,5 раза превышает протяженность трека у образцов КМ №1 и №3. Это объясняется физико-химическими свойствами используемого адгезива и степенью его проникновения в субстраты.
Можно проследить зависимость прочности к истиранию системы «печатная краска - КМ», также как и ее адгезионной прочности, от микрогеометрии и смачиваемости поверхности комбинированного материала. Чем меньше величина краевого угла смачивания 0 поверхности (лучше смачиваемость) и меньше степень шероховатости поверхности, тем выше прочность системы «печатная краска - комбинированный материал». Оценка полноты укрывистости оттисков Представим результаты исследований полноты укрывистости оттисков, полученных на разработанном опытном образце комбинированного материала и его аналогах (табл. 4.6). Исследования полноты укрывистости оттисков проведены в соответствии с методикой, описанной в п.2.6.
Анализ результатов исследования позволяет сделать вывод, что наибольший процент укрывистости оттиска наблюдается у образцов №2 и №4. Полнота укрывистости оттиска, полученного на образце комбинированного материала №1, немного меньше - 94,86%. Наименьший процент укрывистости оттиска наблюдается у образца №3, укрывистость составляет 91,22 %.
Наблюдается увеличение полноты укрывистости оттисков с уменьшением краевого угла смачивания и соответственно улучшением смачиваемости поверхности субстрата. Наилучшие показатели оттисков у образцов КМ №2 и №4 обусловлены характеристиками микрогеометрии поверхности субстратов.
4.3. Рекомендации по технологическому режиму флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах
Для разработки практических рекомендаций по технологическому режиму флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах на основе алюминиевой фольги представим результаты исследования влияния ли-ниатуры анилоксового вала и давления флексографской печати на цветовые характеристики и качественные показатели оттисков.
Координаты цветов CIE LAB L , a , b сплошных фонов составных цветов на пробном оттиске согласно стандарту ISO 12647 - 6:2006 Технология полиграфии. Управление технологическим процессом по изготовлению растровых цветоделенных изображений, пробных и тиражных оттисков. Часть 6. Флексография [16] представлены в таблице 4.7.
Анализ результатов исследований, представленных в таблице 4.8, позволяет сделать вывод, что при флексографской печати на комбинированных упаковочных материалах на основе алюминиевой фольги отличия координат цветов на оттисках от их эталонных значений, регламентируемых стандартом [16] преимущественно находятся в малом диапазоне от 2 до 6 единиц, а максималь 112
ное цветовое различие составляет 9 единиц, что является практически неразличимым для стандартного колориметрического наблюдателя МКО.
Из графиков, представленных на рисунке 4.8, видно, что линиатура ани-локсового вала оказывает существенное влияние на цветовые характеристики оттисков флексографской печати, полученных на комбинированных материалах на основе алюминиевой фольги, причем для каждой из печатных красок влияние линиатуры анилоксового вала проявляется различно.
При печатании черной и пурпурной красками с увеличением линиатуры анилоксового вала наблюдается увеличение коэффициента цветового различия между значениями координат цвета оттиска и их значениями согласно стандарту ISO 12647 - 6:2006 [16]. Минимальное цветовое различие наблюдается в случае использования анилоксового вала с линиатурой 100 лин/см, максимальное - 250 лин/см. При печатании голубой краской в наименьшей степени отличаются от стандартных значений координат цветов оттиски, полученные с использованием анилоксовых валов 100 и 180 лин/см, коэффициент цветового различия АЕ составляет 3,16 и 2,78 соответственно. При увеличении линиатуры анилоксовых валов наблюдается резкое увеличение цветового различия. При печатании желтой краской цветовые различия уменьшаются с увеличением линиатуры анилоксового вала от 100 до 180 лин/см, а с увеличением линиатуры от 180 до 250 лин/см - возрастают.
Одним из важных факторов, оказывающим влияние на качество оттисков флексографской печати и процесс краскопереноса, является давление между печатным и формным цилиндрами печатной машины, изменение которого позволяет регулировать эффективную площадь контакта запечатываемого материала и печатной краски.
Результаты исследования влияния давления на качественные показатели оттисков флексографской печати представлены на рисунках 4.9, 4.10 и в таблице 4.9.
Наблюдается зависимость цветового различия между значениями координат цвета оттиска и их значениями согласно стандарту ISO [16] от давления печати (рис. 4.9). Наименьшие отклонения от стандарта установлены в диапазоне давлений от 65 до 78 ед. (1 ед. = 0,01 мм). При увеличении давления печати свыше 78 ед. увеличивается коэффициент цветового различия ДЕ, т.е. отклонение цветовых характеристик оттиска от стандартных значений возрастает. При давлении печати меньше 65 ед. также наблюдается увеличение коэффициента цветового различия АЕ.
Установлено, что наименьшие цветовые различия наблюдаются при печати на комбинированном материале №4 (опытный образец), наибольшие - на комбинированном материале №3. Данный факт может быть объяснен различными свойствами поверхности материалов. Так образец КМ №4 обладает наиболее равномерной развитой структурой поверхности и наилучшей смачиваемостью,: а на поверхности образца КМ №3 выявлены макронеровности и неравномерный характер структуры.
Похожие диссертации на Повышение качества флексографской печати на упаковочных комбинированных материалах
-
