15.3. Конгревное тиснение

Конгревное (рельефное, разноуровневое) тиснение переплетных крышек основано на деформации сторонок переплетных крышек под воздействием штампа и контрштампа (матрицы). Схема образования рельефного изображения на переплетных крышках показана на рисунке 15.6.

Рис. 15.6. Схема конгревного тиснения:

1 – верхняя плита пресса; 2 – нагревательные элементы; 3 – нижняя плита пресса; 4 – штамп; 5 – клеевой слой; 6 – переплетная крышка; 9 – упор; 11 – матрица

При конгревном тиснении изображение выступает над плоскостью крышки на разную величину, максимальная высота изображения (глубина штампа) равна 1,2 мм. На оборотной стороне крышки повторяется контррельеф изображения.

Штамп для конгревного тиснения выполняется из более твердого материала, чем матрица. В качестве материала для штампа используется листовая латунь и сталь, гравирование выполняется вручную или с использованием машины с пантографом.

Контрштамп (матрица, или патрица) изготавливается из более мягких материалов – картона, пластмассы или из специальных паст. Изготовление матрицы из картона длительный процесс (30–40 мин). На нижнюю плиту пресса приклеивают картон толщиной 1,5 мм и производят тиснение, края вокруг полученного изображения обрезают, приклеивают сверху более тонкий картон и повторяют тиснение, и так до получения качественной матрицы. Для небольших высот рельефа используют специальные полимерные пленки разной толщины на самоклеющейся основе, для достижения требуемого эффекта можно наклеивать пленки в несколько слоев. С помощью специальных полимеризующихся или высыхающих паст можно создавать большой рельеф и выполнять тиснение на более толстых материалах. Хорошее качество обеспечивают матрицы из эпоксидной смолы и гетинакса.

При небольшом рельефе можно также использовать двухслойный эластичный декель вместо матрицы. Он состоит из офсетной резинотканевой пластины толщиной 1,8–2,5 мм и листовой вулканизированной резины толщиной 2–3 мм.

Режимы для конгревного тиснения (давление, температура, время контакта) выбирают в соответствии с видом материалов, их влажностью, характером изображения и площадью штампа. Максимальная площадь штампа в зависимости от технических данных применяемых позолотных прессов составляет 80–200 см². Для форзаца бумага должна быть 160 г/м². Конгревное тиснение может быть как бескрасочным, так и с применением полиграфической фольги.

15.4. Факторы, влияющие на качество тиснения

Большая часть материалов переплетной крышки являются высокомолекулярными соединениями. Картон имеет пористую структуру, а сопротивление пористой системы внешнему воздействию зависит от свойств системы и числа точек контакта, через которые осуществляется действие силы. Соответственно, чем больше точек контакта, тем большее сопротивление деформированию оказывает система, тем меньше величина деформации. Под действием штампа сначала все материалы переплетной крышки испытывают деформацию сжатия, по мере сжатия покровный материал, клеевая пленка и верхние слои картона начинают испытывать деформацию растяжения, которая приводит к сглаживанию фактуры покровного материала.

Критерием оценки качества тиснения служит величина абсолютной деформации. Относительная деформация изменяется в узких пределах, поэтому неудобна в оценке качества тиснения. Степень сглаживания фактуры не имеет количественной оценки.

На величину абсолютной остаточной деформации Е_ост будут оказывать влияние следующие факторы: давление, температура штампа, время контакта штампа с переплетной крышкой, влажность переплетной крышки, композиция картона, его толщина и объемный вес, вид покровного материала.

Влияние давления на Е_ост. Деформация сжатия переплетного картона происходит главным образом за счет уменьшения его объема при малом боковом расширении, коэффициент Пуассона для переплетного картона мал и равен 0,025. Сжатие картона сопровождается сближением волокон целлюлозы, уменьшением размера пор и упрочнением системы. Зависимость Е_ост от величины давления приведена на рисунке 15.7.

Рис. 15.7. Влияние на Е_ост давления

Такой характер изменения Е_ост объясняется тем, что вначале материал довольно пористый и способен уплотняться, в дальнейшем число точек контакта увеличивается, возрастает сопротивление системы деформированию и рост деформации отстает от роста давления. Кроме того, с повышением давления величина Е_ост по периметру штампа возрастает из-за прогиба плит пресса. Избыточное давление создает опасные нагрузки на перекрытия многоэтажных зданий.

Влияние температуры на Е_ост. С повышением температуры штампа – Е_ост увеличивается пропорционально температуре, благодаря ослаблению прочности связей между молекулами. После снятия нагрузки в картоне происходит восстановление первоначальной формы, что связано с упругостью материала и свойствами сжатого картона. С повышением температуры штампа время релаксации деформации сокращается, а величина Е_ост растет. Изменение величины Е_ост после снятия нагрузки при разной температуре штампа представлено на рисунке 15.8 (кривая 1 – изменение Е_ост при t = 20 °С; 2 – при t = 100 °С).

Рис. 15.8 Кривые релаксации деформации

Величина Е_ост при температуре штампа 110 °С в 1,6 раза больше, чем при тиснении холодным штампом – 20 °С (при одинаковом давлении).

Таким образом, получать необходимую величин Е_ост можно комбинацией двух режимов тиснения: давления и температуры.

Влияние времени контакта на Е_ост. Время контакта оказывает незначительное влияние на Е_ост. Так, увеличение времени контакта от 0,5 до 3 с в широком диапазоне давлений (от 14 до 95 МПа), приводит к приросту деформации 0,05–0,1мм, дальнейшее многократное увеличение времени контакта дает прирост Е_ост на 0,02 мм. Такой же эффект может быть получен комбинацией режимов – давления и температуры. Это позволяет получать качественное тиснение на высокоскоростных прессах для тиснения.

Влияние влажности переплетной крышки на Е_ост. Переплетные крышки с малым влагосодержанием – жесткие, и для получения необходимой Е_ост требуются более высокие давление и температура. Во влажных крышках картон пластичнее, легче деформируется и можно применять более мягкие режимы тиснения. В среднем при увеличении влажности от 7 до 12 % прирост Е_ост составляет 30 % без изменения режимов тиснения. Однако следует помнить, что избыток влаги может вызвать интенсивное парообразование при контакте с нагретым штампом, что приведет к отслаиванию покровного материала. Оптимальная влажность – 8–10 %.

Влияние композиции, толщины, гладкости картона на Е_ост. Картон, содержащий в своем составе древесную массу и макулатуру, требует меньшего давления для получения одинаковой Е_ост, чем картон с хлопчатобумажной массой.

С увеличением толщины картона остаточные деформации будут расти. Гладкий глазированный картон требует более жестких режимов тиснения.

Влияние типа и фактуры покровного материала на Е_ост. Покровные переплетные материалы обладают различной фактурой и требуют корректирования режимов тиснения. В процессе тиснения фактура сглаживается и изображение становится более заметным, поэтому Е_ост может быть меньшим и отсюда менее жесткие режимы тиснения по сравнению с гладкой поверхностью. Для того чтобы изображение было видимым на поверхности материала, величина Е_ост должна превышать неровности фактуры, чем грубее фактура, тем более жесткие режимы тиснения необходимо применить.