Технология полиграфических процессов, 2-й семестр / 7 Подача краски

4.5. Перенос краски в печатных машинах

Красочный аппарат формирует слой краски необходимой толщины для последующей передачи его на печатную форму. Для этого краска должна пройти много звеньев: подача из красочного ящика, раскат и накат на печатную форму.

Подача краски. Основными элементами краскоподающей группы являются:

красочный ящик; дукторный вал — D; передаточные валики — H;

приемный цилиндр, который является и первым цилиндром раскатной группы.

– – – – технологич. схема краскоподающей группы

В красочном аппарате (рис.) осуществляется периодическая подача краски посредством качающегося передаточного валика H. Он принимает от дукторного цилиндра сравнительно толстый слой печатной краски и передает часть его благодаря своему вращению на первый валик SO красочного аппарата. Наряду с прерывистой подачей краски (преимущественно) имеются также системы для ее непрерывной подачи («красочные аппараты пленочного типа»).

Слой краски на поверхности дукторного вала зависит от технологических, конструктивных и динамических факторов.

Технологические связаны с конкретными условиями печатания: особенности ПФ; вид ЗАМ; реологические свойства краски (особенно вязкость), величина зазора между ножом и дукторным валом, скорость работы ПМ (продолжительность вращательного движения прерывистого дукторного цилиндра D, время контакта передаточного валика и скорость вращения валиков).

Конструктивные факторы: геометрия и механические свойства ножа и дукторного вала, задаются при изготовлении ПМ и обычно не регулируются.

Динамические факторы обуславливают величину и характер сил при формировании красочного слоя на дукторном вале: гидростатическое и гидродинамическое давление краски.

Равномерность слоя краски на дукторном вале зависит от точности изготовления вала и ножа, с увеличением жескости ножа этот слой становится равномернее, при равномерном вращении дукторного вала равномерность толщины слоя краски на поверхности вала выше, чем при периодическом вращении, увеличение скорости равномерного вращения ведет к снижению равномерности толщины.

Вращение дукторного вала (периодическое или непрерывное) и особенности прохождения вязкотекучей краски через зазар между дукторным цилиндром и красочным ножом вызывают неравномерное распределение давления в плоскости поперечного сечения красочного ящика. Величину напряжения краски в кр. ящике определяют 2 фактора: скорость вращения дукторного вала и вязкость краски.

В слое краски, примыкающем к дукторному валу вязкость краски резко снижается и она начинает течь, а уже на небольшом удалении от дуктора течение краски прекращается.

Раскат краски. Поскольку краски высокой и офсетной печати имеют повышенную вязкость и склонность к структурированию, то краска должна быть подготовлена к нанесению на форму, т. е. преобразована в относительно маловязкую систему, для равномерного распределения по поверхности печатающих элементов.

В стадии раската краска попадает в более сложные условия, чем при подаче.

Непрерывное перемещение краски от красочного ящика к форме сопровождается последовательным сложением и расщеплением красочного слоя в каждой контактной зоне «валик—цилиндр». Благодаря многократному расщеплению первоначальные порции краски, подаваемой в красочный аппарат, раскатываются и достигают накатных валиков в виде тонкого сплошного и равномерного по толщине слоя.

Эластичные валики красочного аппарата вращаются под воздействием сил трения, возникающих между ними и металлическими цилиндрами, имеющими принудительный привод. Краска должна беспрепятственно передаваться с одного элемента этой системы на другой, хорошо смачивая при этом поверхности контактирующих валиков и цилиндров и достаточно прочно на них удерживаясь.

В контактных зонах краска испытывает действие высоких напряжений и скоростей сдвига, а также значительные усилия, возникающие при осевом раскате. Усилия, действующие на краску периодические, кратковременные и знакопеременные, усилие сдвига действует только в момент, когда данный участок красочного слоя попадает в зону контакта между валиком и цилиндром. (10^–3 сек.)

В высокой и офсетной печати краска накатывается только на печатающие элементы формы, в связи с чем на накатных валиках остается неравномерный красочный слой. В традиционном красочном аппарате накатные валики меньше формного цилиндра, после их одного оборота оставшийся слой краски может стать причиной образования на оттиске вторичного «паразитного» изображения (шаблонирование). Для выравнивания слоя применяется нескольких накатных красочных валиков различных диаметров (в листовых офсетных машинах их чаще всего 4). Кроме этого всем или некоторым раскатным цилиндрам красочных аппаратов многозвенного дукторного типа, наряду с вращением, сообщается возвратно-поступательное осевое перемещение. Но осевой раскат имеет и недостатки: возрастание износа красочных валиков, усложнение схемы привода раскатных цилиндров и усложнение предварительной настройки краскоподающей группы.

Красочный слой на поверхности эластичных валиков и металлических цилиндров состоит из 2-х частей: постоянной, удерживаемой поверхностью валика и цилиндра и в разделении слоя непосредственно не участвующей, и рабочей, в которой и протекает процесс расщепления. Постоянный слой — это механически удерживаемый в неровностях и порах поверхности подложки.

Входя в зону контакта краска испытывает действие быстрорастущего давления, на выходе из зоны возникает вакуум. Быстрый скачок давления приводит к неравномерной скорости деформации отдельных участков красочного слоя. Усилия сдвига действуют только на узком участке в центре контактной зоны, где красочный слой min, в прилегающих плоскостях  — сдвиг = 0.

Рис. Схема механизма расщепления слоя краски

В каждой из зон (1–4) слой краски подвергается воздействию специфического комплекса сил. Зона 1, соответствующая наиболее узкому участку полосы контакта — это область гидродинамического сдвига. Давление здесь ниже max, которое в динамической нежесткой полосе контакта смещается от центра ко 2-й зоне. Зона 2 — область кавитации, (кавитация — образование в жидкости полостей с газом или паром), где происходит нарушение красочного слоя из-за образования газовоздушных пузырьков. Какое-то количество воздуха попадает в краску еще на участке входа в полосу контакта. Зона 3 — область образования и удлинения красочных нитей и одновременного расширения пузырьков. Зона 4 — область окончательного расщепления красочных нитей.

Явление пыления краски. При достаточно высокой скорости разделения поверхностей цилиндров происходит быстрое расширение воздушных пузырьков и их слипание, приводящее к образованию тонких нитей, соединяющих оба цилиндра. Чем выше вязкость, тем ниже скорость, при которой начинается кавитация, состоящая из двух стадий: образования и роста полости. Воздушные пузырьки, уменьшая площадь поперечного сечения красочного слоя, одновременно создают условия для концентрации внутренних напряжений, в свою очередь, ускоряющей деление слоя.

При раскате краски и ее расщеплении между валиками и цилиндрами красочного аппарата большую роль играет липкость краски, характеризующая ее сопротивление разрыву. На величину липкого сопротивления оказывают влияние следующие факторы:

1) скорость вращения валика в контакте с раскатным цилиндром;

2) вязкость краски;

3) геометрические параметры полосы контакта.

Большое влияние на расщепление красочного слоя оказывает структура краски. Краски с твердообразной структурой практически не образуют нитей и характеризуются хрупким разрывом. Жидкообразные краски дают короткие нити, быстро превращающиеся в каплю. Пластично-вязкие краски вытягиваются в длинные нити, продолжительное время сохраняющие форму разрыва.

Пыления краски — это результат дробления красочных нитей на множество мелких частиц и интенсивного разбрызгивания этих частиц в окружающее пространство под действием центробежных сил. Вращающиеся валики и цилиндры вовлекают в движение приграничный слой воздуха. Кроме того, в зону разделения элементов контактирующей пары, где давление резко уменьшается и может возникнуть вакуум, устремляется воздух из окружающего пространства. Под действием этого суммарного противотока искривляется траектория первоначально прямолинейного движения частиц краски, заставляя двигаться их по касательной к полосе контакта.

Рис. 3.9. Схема образования и распределения частиц красочной пыли в раскатной группе красочного аппарата: 1 — мельчайшие частицы краски, вовлекаемые в движение приграничным воздушным потоком; 2 — более крупные частицы, перемещаемые противотоком воздуха, направленным к зоне непосредственного расщепления красочных нитей; 3 — наиболее крупные частицы, преодолевающие встречный воздушный поток

Пыление наблюдается главным образом при работе высокоскоростных машин и вызывает ухудшение качества продукции, загрязнение оборудования и атмосферы в целом. Причины, вызывающие пыление краски, различны: перепад напряжений в краске при входе и выходе ее в зону контакта; электризация капель краски, образующихся при дроблении красочных нитей.

Методы борьбы с пылением краски:

1) предотвращение возникновения в атмосфере цеха статической электризации, предполагающее достаточно высокую (не ниже 50%) относительную влажность воздуха, нормированную абсолютную влажность бумаги, нейтрализацию зарядов статического электричества в зоне раската краски;

2) повышение электропроводности печатных красок. Эксперименты показали, что при достижении критической величины проводимости пыление краски прекращается. Увеличение проводимости может быть достигнуто применением связующего, содержащего смесь гликолевого спирта с водой;

3) размещение на выходе краски из зоны контакта коронирующего электрода, обеспечивая быстрое осаждение красочной пыли на красконесущие поверхности при нейтрализации зарядов частиц краски;

4) использование электропроводящей облицовки раскатных валиков, уменьшающей вероятность электризации краски и более быстрому осаждению красочной пыли.

При раскате краски наблюдается увеличение температуры красочного аппарата. Увеличение температуры неодинаково на протяжении всего периода работы машины. В начальный период (0–3 ч) прирост температуры наибольший (от 26 до 43 С), в дальнейшем (3–7 ч) он уменьшается и в пределах времени работы машины (7–11 ч) температура стабилизируется, что свидетельствует о достижении стационарного режима работы красочного аппарата.

Повышение температуры в раскатной системе воздействует и на реологичесие свойства краски, приводя к резкому падению ее вязкости. Изменение вязкости краски отражается на ее липкости, что сказывается не только на качестве раската, но и на качестве наката краски на печатную форму и переносе на запечатываемый материал.

При технологических остановках ПМ происходит колебание Т из-за изменения условий теплообмена валиков и цилиндров красочного аппарата с окружающей средой, что отражается на состоянии эластичной облицовки валиков.

Накат краски на печатную форму. Краска, подготовленная в процессе раската, поступает на накатные валики, а затем на печатную форму. Данная операция существенно влияет на качество оттиска.

Слой краски технологически необходимой толщины обеспечивается равномерным накатом. В этом случае на оттиске может быть получена наиболее правильная передача линейных размеров и оптических плотностей изображения. Равномерному накату краски препятствуют влияние температуры краски и окружающей среды, нестабильность подачи краски и т. д. В результате, возникают изменения толщины краски на различных участках формы.

Накат краски на форму характеризуется следующими показателями:

1. Коэффициент переноса краски определяет пропорцию, в которой краска передается с красконесущей на красковоспринимающую поверхность. Если слой краски между двумя поверхностями расщепляется поровну, то К_пер = 50%.

2. Коэффициент использования окружности формного цилиндра определяется как отношение длины изображения (формы) к длине окружности формного цилиндра (без печатной формы).

Этот показатель определяет расход краски в процессе печатания за каждый оборот формного цилиндра.

3. Амплитуда толщины слоя краски на форме. Неполное использование длины окружности формного цилиндра является следствием как конструктивных, так и технологических причин, что приводит к дестабилизирующему воздействию на процесс наката краски.

На участке поверхности накатного валика, контактирующего с непечатающим участком формного цилиндра, слой краски сохраняется неизменным до того, пока он не перейдет на участок формы при следующем обороте валика, где образуется избыток краски по сравнению со смежными участками формы.

(h — толщина слоя краски на форме в пределах оборота формн. цилиндра)

4. Шаг толщины слоя краски на форме — отношение максимального приращения толщины слоя краски на форме к средней его толщине на форме.

5. Коэффициент подачи краски.

В машинах высокой и офсетной печати используются 3 или 4 накатных валика, которые могут быть разделены на 2 группы: краскоподающую группу валиков и краскоразравнивающую группу (подает на форму меньшее количество краски). Отношение количества краски, передаваемое форме первой группой валиков ко всему количеству краски —  коэффициент подачи краски