Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология послепечатных процессов. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
Н. И. Ли, А. И. Загидуллин, Э. А. Резванова
ТЕХНОЛОГИЯ
ПОСЛЕПЕЧАТНЫХ
ПРОЦЕССОВ
Учебно-методическое пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2020
УДК 686.12(075)
ББК 37.88я7
Л55
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Л55
Ли Н. И.
Технология послепечатных процессов : учебно-методическое пособие /
Н. И. Ли, А. И. Загидуллин, Э. А. Резванова; Минобрнауки России, Казан.
нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 96 с.
ISBN 978-5-7882-2940-9
Подписано в печать 30.12.2020
Формат 60´84 1/16
Бумага офсетная
Печать ризографическая
5,58 усл. печ. л.
6,0 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ 180/20
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К. Маркса, 68
ISBN 978-5-7882-2940-9
©
Ли Н. И., Загидуллин А. И., Резванова Э. А., 2020
©
Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2020
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
ген. директор АО «ВИЗАРД» А. Н. Эскин
начальник службы контроля качества и технологических процессов
филиала АО «ТАТМЕДИА» «ПИК ИДЕЛ-ПРЕСС» С. В. Кинтас
Изложен материал по основам теории деформирования полимеров при изготовлении печатной продукции (преимущественно на операциях отделки и брошюровочнопереплетных процессов), склеивания и механики разрушения полимеров при переработке оттисков в листовые и книжные издания и полиграфические изделия.
Предназначено для бакалавров направления подготовки 29.03.03 «Технология
полиграфического и упаковочного производства».
Подготовлено на кафедре технологии полиграфических процессов и кинофотоматериалов.
УДК 686.12(075)
ББК 37.88я7
Ответственный за выпуск Т. Р. Дебердеев
ВВЕДЕНИЕ
В технологии отделочных и брошюровочно-переплетных процессов материалы, полуфабрикаты, издания и изделия испытывают силовое воздействие, сопровождающееся обратимыми и необратимыми деформациями сжатия, растяжения, изгиба и сдвига. Силовое воздействие применяется для изменения фактуры поверхности, обеспечения надежной склейки деталей, получения необходимых размеров и конфигурации деталей полиграфической продукции. Силовые воздействия испытывают и готовые издания в процессе эксплуатации.
При проведении практически всех операций на этапе послепечатной обработки полуфабрикаты подвергаются силовому воздействию, связанному
с процессами деформирования материалов, большая часть из которых составляют полимеры. Для получения качественной продукции необходимо знание
процессов, протекающих в процессе деформирования полимеров.
Любое силовое воздействие на материал сопровождается деформацией – изменением его формы, объема и плотности, а его конечный результат
зависит от величины силового воздействия, химической природы и физикомеханических свойств материала. Целенаправленное силовое воздействие позволяет получить необходимые размеры и конфигурации деталей полуфабрикатов, готовых изделий и изданий, изменить фактуру поверхности и плотность
материалов, обеспечить надежную склейку деталей и облегчить проведение
последующих операций, снизить нагрузки при клеевом скреплении при эксплуатации полиграфических изданий, продлить срок службы.
Брошюровочно-переплетные процессы являются по своей сути сборочно-монтажными, в результате проведения которых продукция печатных
процессов превращается в результате многоступенной переработки в книжные
издания и другие полиграфические изделия.
Результатом изучения данного раздела дисциплины является получение
обучающимся общепрофессиональных и профессиональных компетенций. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
– знать:
а) способы осуществления основных технологических процессов
базе системного подхода к анализу качества материалов, технологического
процесса и
териалов, технологий и оборудования;
ские, эстетические и другие требования к изданиям;
ражи изданий определенных конструктивных форм и с заданными свойствами;
требований к конечной продукции;
б) основные направления научно-технического развития в области ма-
в) потребительские, эксплуатационные, технологические, экономиче-
г) методы переработки запечатанной бумаги и других материалов в ти-
на
3
д) специфику изменения свойств материалов при их деформировании,
склеивании и сушке в процессе обработки в брошюровочно-переплетном производстве
е) конструкцию изделий или состав продукта, на которые проектируется технологический прогресс;
– уметь:
а) производить оценку качества полуфабрикатов и готовой продукции;
б) выбирать способы осуществления и соответствующие оборудование
для основных технологических процессов;
в) осуществлять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования;
– владеть:
а) методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования;
б) методами проведения стандартных испытаний по определению показателей физико-механических свойств используемых материалов, полуфабрикатов и готовых изделий;
в) методами осуществления технического контроля, разработки технической документации по соблюдению технологической дисциплины в условиях действующего производства.
Учебно-методическое пособие состоит из 4 глав.
В первой главе рассмотрены основы деформирования полимеров, виды
деформаций, характерные для полимерных материалов.
Вторая глава посвящена основам теории склеивания полимеров. Представлены типа клеевых соединений, применяемые в полиграфических технологиях и виды используемых клеев. Приведены основные теории склеивания:
адгезионная, диффузионная, электростатическая, химическая. Рассмотрены
явления смачивания, адгезии и когезии.
В третьей главе рассмотрены основные положения теории долговечно-
сти и механики разрушения полимеров. Так как подавляющая часть материалов, применяемых в полиграфическом производстве, относится к классу полимеров, знание основных положений теории долговечности полимеров весьма
полезны в повседневной деятельности инженера-технолога полиграфического
производства.
Каждая глава заканчивается контрольными вопросами и тестовыми заданиями, способствующими лучшему усвоению представленного теоретического материала.
Для лучшего закрепления теоретических знаний представлен ряд лабораторных работ, предназначенный для получения практических навыков по
освоению рассматриваемых в пособии тем.
Глава 1
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ПОЛИМЕРОВ
Практически все материалы, применяемые в полиграфическом
производстве, являются органическими веществами и относятся
к классу полимеров. В перечень исключений входит полиграфическая
проволока, алюминиевая и бронзовая пудра, неорганические пигменты
печатных красок.
Основными материалами являются печатная бумага и картон, которые состоят, в основном, из целлюлозы и древесной массы. Бумага и
картон в своем составе содержат различные наполнители, клеящие вещества и ряд других добавок, оказывающих влияние на результат действия внешней силы.
В последнее время все больше полиграфической продукции изготавливается с использованием различных полимерных материалов.
Причин этому много. Здесь и ужесточающиеся технические требования
к продукции (необходимы более высокая прочность, жесткость, влагостойкость), и усиление защитных свойств (например, упаковки), и повышенные требования к внешнему виду и другое. Многие современные
задачи полиграфии очень хорошо решаются за счет использования полимерных материалов.
У большинства полимерных материалов прочность на разрыв существенно выше, чем у бумаги или картона, даже при одинаковой толщине. Более того, разнообразие полимерных материалов позволяет подобрать для изготовления того или иного изделия определенный вид
полимера, характеристики которого наилучшим образом подходят для
поставленной задачи. Полимеры могут быть как очень жесткими (продукция из них хорошо держит форму), так и, наоборот, очень пластичными и гибкими, позволяющими, например, изготавливать этикетки,
идеально повторяющие форму тары.
У полимеров существенно выше стойкость к истиранию и деформациям. Некоторые материалы можно безболезненно согнуть и распрямить, при этом на них не останется никакого следа, тогда как на обычной бумаге или картоне в месте сгиба останется след, избавиться от которого невозможно. Высокая стойкость к истиранию позволяет использовать полимеры для защиты некоторых полиграфических изданий от
5
быстрого износа, например, обложек, календарей, карт и др. Здесь есть
два пути: можно отпечатать сначала на бумаге, после чего нанести на
нее полимерное покрытие (заламинировать), а можно сразу отпечатать
на полимерном материале.
В полиграфии в той или иной степени используются практически
все существующие в современном мире полимеры, поскольку на них,
как правило, необходимо наносить какое-либо изображение. А именно
этим полиграфия и занимается.
Полный список существующих в настоящее время полимеров собрать, конечно, не получится, поскольку он чуть ли не ежедневно изменяется и пополняется.
Свойства синтетических полимеров зависят от их строения и молекулярной массы. Полимерные материалы с большей молекулярной
массой характеризуются более высокой механической прочностью (на
разрыв, изгиб, скручивание и пр.) и худшей растворимостью.
При нагревании синтетические полимеры плавятся, а при охлаждении обычно приобретают аморфную структуру из-за очень большой вязкости расплава перед его затвердеванием. Однако синтетические полимеры могут приобретать и кристаллическую структуру.
В этом состоянии у них более высокая температура плавления и они
становятся значительно более прочными.
Синтетические полимеры делятся на термопластические, способные многократно переплавляться без заметного изменения свойств, и
термореактивные, необратимо затвердевающие при более или менее
продолжительном нагревании в результате протекания термохимических реакций.
Полиэтилен – полупрозрачный бесцветный очень прочный термопластичный полимер с хорошими диэлектрическими и антикоррозионными свойствами. Высокая прочность полиэтилена обусловлена его
кристаллическим строением. Полиэтилен изготавливается полимеризацией этилена при высоком или низком давлении. В первом случае полимеризация этилена происходит при давлении 2000 атмосфер и температуре 500 °C, во втором – при давлении и температуре, близким к
нормальным (за счет применения специального катализатора).
Строение и свойства полиэтиленов высокого и низкого давления
различны. Полиэтилен низкого давления имеет линейное строение и
более высокую температуру плавления. Он прочнее полиэтилена высокого давления, для которого характерно разветвленное строение молекулы.
6
Полиэтиленовые пленки применяются как упаковочный материал. Низкомолекулярный полиэтилен представляет собой воскообразное вещество и используется как добавка к краскам. Сополимер этилена
с винилацетатом – прекрасный материал для изготовления термопластичных переплетных клеев.
Полипропилен – пластичный бесцветный прозрачный полимер,
нерастворимый при комнатной температуре в органических растворителях, устойчивый к кислотам и щелочам. Температура плавления
находится в интервале 160–170 °C. По прочности и стойкости к истиранию полипропилен превосходит полиэтилен.
Поливинилхлорид (– СН
ный твердый полимер, который начинает размягчаться при температуре 92–94
o
С и плавиться при 170 °С. При введении пластификаторов,
СНСl –)n (винипласт) – термопластич-
2 –
например, 30–35 % дибутилфталата, поливинилхлорид становится
упругоэластичным и гибким. Поливинилхлорид выпускается в виде
пластин и пленок и применяется для изготовления плоских и ротационных стереотипов, дубликатов клише, книжных переплетов, а также текстовинитовых декельных покрытий.
Текстовинит полиграфический представляет собой хлопчатобумажную ткань с нанесенным на нее упругоэластичным слоем из поливинилхлорида, пигментов, наполнителей и пластификатора – дибутилфталата. Текстовинит полиграфический вырабатывается толщиной
0,65 мм (при допуске ± 0,05 мм).
Полиакриламид – бесцветный прозрачный полимер, хорошо растворимый при энергичном перемешивании в воде. Полиакриламид применяется для быстрого осаждения пигментов в процессе их синтеза,
улучшая их структуру и облегчая процесс изготовления полиграфических красок методом отбивки воды. Этот полимер также используется
при изготовлении переплетных клеев, в производстве бумаги и как добавка в увлажняющие растворы для офсетной печати.
Поливинилацетат – термопластичный, бесцветный, прозрачный
и твердый полимер. Так же, как и поливинилхлорид, он приобретает
упругоэластичные свойства при введении пластификатора, например,
дибутилфталата. В виде хорошо пластифицированной водной дисперсии (поливинилацетатная эмульсия – ПВА) применяется в качестве переплетного клея. Спиртовой раствор поливинилацетата — высокоэластичный лак для лакирования оттисков – используется при припрессовке прозрачных пленок.
7
Поликарбонат – термопластичный прозрачный бесцветный полимер кристаллического строения. Поликарбонат имеет очень высокую
температуру плавления (выше 240 °C), а по механической прочности и
устойчивости к истиранию превосходит многие металлы и сплавы.
Полиамиды – это чрезвычайно прочные, упругоэластичные бесцветные прозрачные полимеры, которые по своему химическому строению наиболее близки к белкам, в частности к натуральному шелку.
Полиамиды применяются для изготовления синтетических волокон
анида (нейлона) и капрона (перлона). Температура плавления капрона
около 300 °C, нейлона – 325 °C, при этом нейлон прочнее капрона.
В полиграфии капроновое волокно применяется для сшивания книг и
брошюр. Специальным капроновым полотном из моноволокна затягивают декели ротационных печатных машин для устранения отмарывания краски при двусторонней печати.
Некоторые виды спирто- и водорастворимых полиамидов отвердевают (задубливаются) под действием ультрафиолетового излучения.
Они используются при изготовлении фотополимерных печатных форм.
Полиуретаны – полимеры, строение которых напоминает полиамиды. В полиграфии используются при изготовлении красочных валиков и в качестве клеев.
Фотополимеры – высокомолекулярные органические вещества,
например, водо- и спирторастворимые смешанные полиамиды, сложные кислые эфиры целлюлозы (ацетофталаты или ацетосукцинаты),
молекулярные цепи которых при действии ультрафиолетового облучения сшиваются между собой специально подобранными непредельными мономерами в присутствии инициатора полимеризации – бензоина или его производных.
Копировальные слои – это светочувствительные полимерные
слои, применяемые при копировании негативного или позитивного
изображения на формные пластины. Широкое применение нашли поливинилспиртовые и ортохинондиазидные копировальные слои.
Перечисленными примерами применение полимерных материалов в полиграфии не исчерпывается.
Более того, можно утверждать, что в полиграфии в той или иной
мере используются практически все существующие в настоящее время
полимеры.
1.1. Виды деформаций
Целенаправленное силовое воздействие на применяемые для изготовления полиграфической продукции материалов позволяет получить необходимые размеры и конфигурации деталей полуфабрикатов,
готовых изделий и изданий, изменить фактуру поверхности и плотность материалов, обеспечить надежную склейку деталей и облегчить
проведение последующих операций, снизить нагрузки при клеевом
скреплении при эксплуатации полиграфических изданий, продлить
срок службы.
Деформация полимеров сопровождается деформацией и перемещением молекул полимера или их агрегатов. Современная теория деформирования полимеров рассматривает четыре вида деформации:
1. Упругая.
2. Высокоэластическая.
3. Вынужденная высокоэластическая.
4. Пластическая.
Эти виды деформаций по мере нагружения деформируемого
тела
возникают и в равной степени изменяют его размеры, определяя конеч-
й результат силового воздействия.
ны
В плотных и однородных по структуре материалах одновременно
по мере возрастания деформирующей силы и напряжения в теле возникает сначала упругая деформация (Ɛ
далее вынужденная высокоэластическая (Ɛ
формация (Ɛ
). Полная деформация (Ɛ) определяется их суммой:
п
), затем высокоэластическая (Ɛв),
у
) и далее пластическая де-
вв
+ Ɛв + Ɛвв + Ɛп . (1.1)
Ɛ = Ɛ
у
Если материал имеет неоднородную структуру и плотность, то
в разных его участках в один и тот же момент времени могут развиваться два, три и даже все четыре вида деформации.
В теории деформации материалов пользуются понятием относительной деформации, выражаемой в %.
Ɛ = [(l
, lд – размеры тела до и после (или в момент) деформирования, м.
где l
0
– lд/l0] 100 , (1.2)
0
9
Это удобно, так как величина Ɛ практически не изменяется при
изменении размера l
.
0
В производственных условиях пользоваться этим понятием неудобно, так как необходимо сделать два измерения (l
и lд) и три ариф-
0
метических действия.
Для оценки качества полуфабрикатов в технологии брошюровочно-переплетных процессов важен конечный результат деформирования изделия, который регламентируется нормативными документами
и может быть определен только одним измерением, без арифметических действий, с помощью, например, металлической линейки или индикаторного глубиномера. Поэтому на производстве, как правило,
пользуются понятием абсолютной остаточной деформации, выражаемой в единицах длины – мкм, мм, см. Абсолютную остаточную деформацию, состоящую из вынужденной высокоэластической и пластической деформаций следует измерять не сразу, а через 0,5–2,0 ч после снятия нагрузки.
1.1.1. У пругая деформация
Упругая деформация обусловлена силами ионного, молекулярного взаимодействия или силами химических связей. Эти, большие по
величине, силы действуют на малых расстояниях, и при их преодолении упорядоченная структура материала разрушается.
Малая по величине упругая деформация полимера связана с изменением средних расстояний между атомами и деформацией валентных углов полимерной цепи. По этим причинам относительная упругая
деформация в кристаллах, требующая значительно меньших напряжений, чем это необходимо для преодоления химических связей в молекулах, не превышает 0,2 % от полной деформации тела. В полимерах
упругая деформация может составлять 0,1–1,0 % от величины обратимой деформации:
Ɛ = (0,001 – 0,01) • (Ɛ
+ Ɛв ) ≤ 0 Ɛоб. (1.3)
у
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]