2. Основні визначення та класифікація штемпелів

У діловодстві та деяких галузях промисловості (текстильній, харчовій) широко застосовують різні види штемпелів.

Штемпель — це металева, гумова або фотополімерна друкарська форма невеликого розміру зі зворотним (як правило, рельєфним) зображенням тексту і рисунка, яка служить для отримання відбитків на документах (або маркування певних виробів).

Макет (оригінал) штемпеля — це рисунок (креслення), а тепер найчастіше — зображення штемпеля в тому чи іншому масштабі на екрані персональної електронно-обчислювальної машини (ПЕОМ), записане у файл або віддруковане на будь-якому носії.

Штемпелі можна класифікувати за такими ознаками:

• за геометричною формою;

• за видом матеріалу;

• за конструкцією;

• за способом виготовлення;

• за способом подачі фарби;

• за фарбовістю;

• за призначенням.

За геометричною формою розрізняють штемпелі:

• круглі:

• еліптичні (горизонтальна вісь більша від вертикальної);

• трикутні (з кутами при вершинах 60°);

• шестикутні (у вигляді правильного або стиснутого по вертикалі шестикутника з горизонтальними верхньою і нижньою сторонами і з кутами по 120°);

• прямокутні (квадратні)

Для круглих штемпелів максимальний діаметр становить 120 мм при виводі в масштабі 1:1.

У першому випадку фарба наноситься на поверхню штемпеля кожен раз при контакті з штемпельною подушкою після отримання 1-3 відбитків. У другому випадку штемпельна подушка не потрібна, оскільки штемпель крізь пори вбирає фарбу, що надходить із спеціальної оснастки з резервуаром, на який він закріплений.

За фарбовістю штемпелі можна поділити на:

• однофарбові;

• багатофарбові (певні друкарські елементи штемпеля просочені певним кольором фарби).

Багатофарбові штемпелі мають спеціальну конструкцію оснастки, на яку вони кріпляться, і подачу фарби. Використовують їх для зменшення можливості підробки штемпеля.

За призначенням штемпелі можна поділити на:

• штемпелі, що застосовуються у діловодстві (відбитки на папері);

• штемпелі для маркування продукції різного виду —пакувальної (відбитки на папері, картоні, плівках); харчової (відбитки на туші тварин, яйцях); текстильної (відбитки на тканинах)

Новітня технологія виготовлення нерельєфних мікропористих гумових штемпелів

Принцип технології виготовлення мікропористих штемпелів на спеціальній оснастці з чорнилом всередині, базується на спіканні пор мікропористої гуми під дією світлової енергії лампи-спалаху. Друкарські елементи штемпеля є пористі і пропускають чорнило, а пробільні елементи після спікання пор гуми не пропускають чорнило. Чорнило, то заливається через спеціальний отвір в оснастку з наклеєним штемпелем протягом 1-2 годин насичує штемпель. Після першої заправки штемпеля можна здійснити 8-10 тисяч якісних відбитків (залежно від пористості паперу). Кількість наступних заправок необмежена. Можна використовувати спеціальні чорнила для отримання відбитків на склі, пластмасі, плівці й металі.

Технологічний процес виготовлення таких мікропористих штемпелів містить такі операції:

1. Створення оригіналу штемпеля на комп'ютері (з використанням PC, або іншого графічного пакета).

2. Виведення позитивного зображення на прозору плівку на лазерному принтері, або створення позитиву на фототехнічній плівці (плівка Kimoto).

3. Виготовлення штемпеля.

3.1. Закріплення пористої гуми на оснастці на спеціальному гарячому пресі (оснастка з закріпленою гумою постачається фірмою "New STAMPS", м. Москва). Можна також закріплювати на оснастці вже виготовлений штемпель.

3.2. Встановлення оснастки 1,2 із закріпленою пористою гумою , покритою карбоново-вуглецевою плівкою та плівкою із позитивним зображенням 8 на скляне вікно установки ФЛЕШ-системи.

Виготовлення гумових штемпелів ручним способом

Технологічний процес виготовлення штемпелів шляхом вирізання гуми виглядає таким чином. Вибрану заготовку гуми обрізають ножем за розмірами майбутнього штемпеля і приклеюють її клеєм типу 88 Н до масивної дерев'яної колодки, щоб забезпечити необхідну безпеку в процесі роботи. Після цього поверхню гумової заготівки, що оброблена абразивними матеріалами і доведена до ідеально рівного стану, заґрунтовують білилами або будь-якою іншою фарбою й олівцем викреслюють по ній текст. Напис на заготовці штемпеля виконується в дзеркальному зображенні. По бічних гранях заготовки гуми проводять лінії, які визначають глибину пробільних ділянок всередині літер та між ними. Для запобігання стирання ліній заґрунтовану поверхню можна закріпити швидковисихаючим лаком.

Наступний етап — це підготовка відповідного інструменту для вирізання гуми (плоский ніж, просічка, радіусний ніж, скальпель).

Вирізання у гумі необхідного контуру рисунка чи букви здійснюється, як правило, не в повздовжньому напрямі, а зверху вниз. Надрізування по контуру літер виконується на раніше визначену глибину, щоб при подальшій вирубці непотрібних шматків гуми не виявилось прорізів основи заготовки, які можуть спричинити неякісний відбиток. Після надрізування контурів усіх літер на однакову глибину здійснюють видалення пробільних елементів за допомогою скальпеля та плоских ножів. При цьому необхідно уникати надрізів та підривів на пробільних ділянках, оскільки це призводить до значного погіршення якості штемпеля. Якість отриманих штемпелів є невисокою.

Металеві пластини для виготовлення штемпелів

Для виготовлення штампів шляхом травлення використовують цинкові та мікро цинкові пластини. Цинкові пластини товщиною 1-3 мм містять домішки кадмію, свинцю та заліза. При виготовленні штампів цинкові пластини нагрівають до температури 200-270°С. Кристали цинку збільшуються: пластини стають крихкими та неміцними (тиражестійкість 25-30 тис. відбитків). Домішки кадмію і свинцю поліпшують механічні властивості та рівномірність травлення цинку. Завдяки кадмію отримують пластини з однорідною дрібнозернистою будовою. Вміст заліза повинен бути малий, щоб не погіршити однорідність їх будови. Мікроцинкові пластини використовують для виготовлення штампів емульсійним травленням. Мікроцинк складається з чистого цинку з незначними домішками магнію та алюмінію, які створюють рівномірну дрібнозернисту будову. Дрібнозернистість підвищує тиражестійкість і якість форм. Ці пластини дуже зручні в роботі : легкі, гнучкі, добре і швидко піддаються травленню.

При виготовленні штампів для тиснення на палітурках в основному використовують пластини мікроцинку та латуні. Вони мають хороші механічні властивості, добре обробляються різанням і поліруються.

Сталеві пластини використовують як підкладку. Використання сталевих пластин пояснюється підвищеними вимогами до механічних властивостей друкарських форм.

Оснастка для штемпелів та витратні матеріали

Оснастка для штемпелів розрізняється:

• за видом матеріалу, з якого виготовляється:

1. дерев'яна,

2. пластмасова,

3. металічна;

• за формою поверхні, на яку закріплюється штемпель:

1. кругла,

2. квадратна,

3. прямокутна,

4. трикутна,

5. шестикутна;

• за способом подачі фарби на поверхню штемпеля:

1. з ручною подачею фарби із використанням штемпельної подушки;

2. з автоматичною подачею фарби:

>постійною (фарба заливається у спеціальний отвір оснастки і просочує пористий штемпель)

>перемінною (перед отриманням відбитка під дією натискання на оснастку поверхня штемпеля автоматично повертається до подушки з фарбою, що міститься всередині оснастки, змочується фарбою і після цього повертається у вихідне положення)

• за будовою:

1. суцільна (монолітна),

2. розбірна (кишенькова)

• за конструкцією закріпленого штемпеля:

1. суцільного

2. самонабірного (що складається з окремих літер або смуг літер)

• за способом подачі інформації штемпелем:

1. з постійним зображенням на штемпелі,

2 зі змінним зображенням на штемпелі (наприклад, стрічкові датери, або нумератори , в яких можна змінювані положення цифр і літер на поверхні штемпеля);

3 комбіновані — з постійним та змінним зображенням.

Штемпельні подушки розрізняють за видом матеріалу, що вбирає фарбу:

подушки з пористої губки;

подушки з натуральної гуми;

1. подушки з тканини;

2. подушки з пінистої гуми, покритої мікропористим поверхневимшаром;

3. подушки з гуми з тканинним прошарком;

• за призначенням:

1. для ручної подачі фарби на штемпель:

2. для автоматичної оснастки (постійні і змінні подушки, просочені фарбою).

Штемпельні фарби розрізняють:

• за розчинником:

1. водні:

2. водно-спиртові;

3. олійні;

• за видом штемпелів:

1. для полімерних та гумових штемпелів;

2. для металічних штемпелів:

3. універсальні;

• за видимістю:

1. видимі при звичайному світлі;

2. видимі в ультрафіолетовому світлі;

• за видом поверхні, що проштамповується:

1. для паперу (картону);

2. для тканин;

3. для скла, пластмас, плівки

4. для металу;

5. для продуктів (м'ясо, сири);

• за швидкістю висихання:

1. швидковисихаючі;

2. звичайні.

Після проявлення пластини, щоб процес травлення йшов чисто й однорідно, пластину попередньо протравлюють у 7-10 % розчині азотної кислоти. У ньому круглим пензликом очищують надлишки фоторезисту, що залишився, й попередньо протравлюють.

Операція травлення повинна розпочинатися після промивання пластини, щоб звести до мінімуму окислювальні явища.

В результаті хімічного процесу, що протікає всередині ванни під час магнієвого травлення, витрачається тільки азотна кислота, тому саме цей компонент повинен бути доданий. Рекомендується дотримуватися максимальної обережності при роботі з азотною кислотою, так як це дуже токсична, корозійна і подразнююча речовина.

Отже, основні параметри циклу травлення а, саме, швидкість обертання лопат й температура суміші, повинні знаходитися під постійним контролем й перевірятися при застосуванні різних розчинів для травлення, щоб одержувати правильний нахил країв.

Якщо при вийманні пластини з травильної машини виявляється недостатня глибина протравки, то необхідно пластину промити, зробити попередню протравку, знову установити в травильну машину й зробити подальше травлення.

Звичайно дефекти, що зустрічаються в ході проходження хімічного процесу, викликані цілим комплексом причин, отже, оператор повинен усунути їх всіх одночасно.

У ході процесу травлення, усередині ванни відбувається виділення тепла, у результаті чого відбувається підвищення температури. Це підвищення пропорційне розмірам магнієвої пластини й ступеня використання розчину травлення.

Оптимальна температура розчину повинна знаходитися в інтервалі 27-30 °С.

Щоб уникнути явища при яких тепло приведе до підвищення температури вище цих значень, на установці передбачений термостат, що контролює роботу опору нагрівання й приплив холодної води, що надходить з водопровідної мережі в змійовик.

У свіжому розчині оптимальна швидкість травлення повинна бути приблизно 0,18 - 0,20 мм за хвилину.

Регулювання часу травлення здійснюються в залежності від товщини пластини і бажаної глибини травлення.

У таблиці приведені деякі приклади робочих циклів з різними параметрами з використанням абсолютно свіжого розчину.

таблиця5

Товщина	Час	Швидкість
Кліше на 1,75 мм	6 хв.	600 об./ хв.
3-4 мм	8 хв.	650 об./хв.
7 мм	10 хв.	700 об./ хв.

Провести травлення зразка пластини товщиною 1,75 мм за 6 хвилин, перевірити нахил країв і глибину травлення.

Якщо краї протравлених ділянок у негативі занадто широкі, варто провести процес травлення при більш високій швидкості. Якщо ж краї протравлених ділянок занадто вузькі і не до кінця протравлені, процес травлення пластини повинен проходити при більш повільній швидкості.

При постійній температурі усередині ванни і при повільному оберті лопастей будуть утворюватися більш широкі краї протравлених областей, і навпаки, при більш високій швидкості краї будуть більш вузькими.

Технічні вимоги до якості фотополімерних штемпелів

Різнотовщинність у межах однієї форми не повинна перевищувати 0,05 мм.

Рекомендована товщина ФПШ — 1,8-2,3±0,1 мм.

Рекомендована товщина рельєфного шару ФПШ (глибина рельєфного зображення в широких проміжках) — 0,8-1,0мм.

На ФПШ повинні гарантовано відтворюватися такі елементи негативної фотоформи:

• растрові поля з лініатурою до 34 лін/см і градацією тонів 5-85%;

• прозорий штрих (на негативі) завширшки 0,2 мм:

• непрозорий штрих (на негативі) завширшки 0,25 мм;

• прозора точка діаметром 0,3 мм;

• непрозора точка діаметром 0.35 мм;

• текст кегля 4 п.

Профіль рельєфних елементів повинен бути трапецеподібнийі (кут біля основи — 65±10°).

Твердість ФПШ повинна бути в межах 40-60 од. Шора. ФПШ повинні мати достатню стійкість до штемпельних фарб (чорнил) на водній і водно-спиртовій основах та до штемпельних фарб і паст на олійній основі.

Строк використання ФПШ повинен бути не менше трьох років.

Попереднє УФ-експонування пластини з боку поліефірної основи без використання негативної фотоформи здійснюється з метою:

• забезпечення стабільної побудови друкарських елементів ФП та збільшення терміну використання ФПШ шляхом фіксування елементів зображення на основі штемпеля;

• побудови основи майбутнього штемпеля;

• забезпечення адгезії між поліефірною основою і шаром полімеру;

• обмеження проникнення вимивного розчину в полімерний матеріал та обмеження глибини вимивання.

Експонування пластини з боку основи підвищує світлочутливість полімеру і створює основу рельєфу необхідної висоти. Підвищення світлочутливості ФПМ відбувається вже в перші секунди експонування.

Після проведеного УФ-експонування внаслідок полімеризації РФПМ під прозорими ділянками негатива утворюються затверджена основа ФПШ і друкарські елементи штемпеля, а під чорними ділянками негатива на місці пробільних елементів залишається незаполімеризований РФПМ, який необхідно вимити.

Процес вимивання здійснюється спеціальним вимивним розчином, особливим для певного виду РФПМ. Від якості вимивання значною мірою залежить якість виготовленого штемпеля — чіткість пробільних і друкарських елементів ФПШ, відсутність залишків незаполімеризованого РФПМ на пробільних елементах, а також відсутність тріщин і надщерблень на друкарських елементах ФПШ. Якість процесу вимивання залежить від його технологічних режимів — тривалості вимивання, температури вимивного розчину, тиску вимиваючих щіток.

Після процесу вимивання здійснюється додаткове УФ-експонування виготовленого штемпеля ( під тонким шаром води, або в 2% водному розчині персульфату калію). Цей процес забезпечує збільшення міцності ФПШ, стабільності його властивостей та стійкості до розчинників штемпельних фарб, зменшення липкості поверхні ФПШ. Час додаткового експонування підбирається залежно від виду РФПМ.

Після додаткового експонування здійснюється сушіння виготовлених ФПШ у природних умовах або в спеціальних сушильних камерах. Тривалість сушіння залежить від товщини ФПШ та ступеня проникнення вимивного розчину в полімер, який у свою чергу визначається ступенем полімеризації рельєфу зображення, часом вимивання та температурою вимивного розчину.