4. Физико–химические процессы и явления в трафаретной печати

Несмотря на большое количество физико-химических понятий, явлений и процессов, для трафаретной печати можно выделить общие понятия физики и химии, а также некоторые специальные, используемые в данной технологии.

Атом – это наименьшая частица химического элемента, способная к самостоятельному существованию и являющаяся носителем его свойств. Атом представляет собой электронейтральную микросистему, состоящую из положительно заряженного ядра и соответствующего числа электронов.

Молекула – это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства. Состоит из атомов одного или различных химических элементов и существует как единая система атомных ядер и электронов. В случае одноатомных молекул (например, благородных газов) понятия атома и молекулы совпадают.

Ионы – электрически заряженные частицы, образовавшиеся из атомов (или атомных групп) в результате присоединения или потери электронов.

Химическая связь – это различные виды межатомных взаимодействий, которые приводят к возникновению двух- и многоатомных структур: молекул, ионов, кристаллов и др. Созданием или разрушением химических связей сопровождается любое химическое превращение веществ. Существует несколько типов химических связей.

Ковалентная связь – вид химической связи, возникающий за счет обобществления электронной пары посредством обменного механизма, когда каждый из взаимодействующих атомов поставляет по одному электрону, или по донорно-акцепторному механизму, если электронная пара передается в общее пользование одним атомом (донором) другому атому (акцептору).

Ионная связь – частный случай ковалентной, когда образовавшаяся электронная пара полностью принадлежит более электроотрицательному атому, становящемуся анионом. Основой для выделения этой связи в отдельный тип служит то обстоятельство, что соединения с такой связью можно описывать в электростатическом приближении, считая ионную связь обусловленной притяжением положительных и отрицательных ионов. Взаимодействие ионов противоположного знака не зависит от направления, а кулоновские силы не обладают свойством насыщенности. Поэтому каждый ион в ионном соединении притягивает такое число ионов противоположного знака, чтобы образовалась кристаллическая решетка ионного типа. В ионном кристалле нет молекул. Каждый ион окружен определенным числом ионов другого знака (координационное число иона). Ионные пары могут существовать в газообразном состоянии в виде полярных молекул.

Металлическая связь – связь в металлах и сплавах, которую выполняют относительно свободные электроны между ионами металлов в металлической кристаллической решётке.

Металлическая кристаллическая решётка и металлическая связь обусловливают наиболее характерные свойства металлов: ковкость, пластичность, тягучесть, электро- и теплопроводность, металлический блеск, способность к образованию сплавов.

Водородная связь – это химическая связь между атомами водорода одной молекулы (или её части) и атомами электроотрицательных элементов (фтор, кислород, азот) другой молекулы (или другой части этой же молекулы).

Параметры связи – это величины, с помощью которых химическую связь характеризуют количественно. К ним относятся энергия связи, полярность связи и направленность.

Энергия связи – мера прочности связи. Она определяется как энергия, необходимая для разрыва связей в количестве вещества 1 моль. Чем больше энергия связи, тем устойчивее молекулы.

Длина связи – это межъядерное расстояние между ядрами в химическом соединении атомов.

Направленность связи определяется валентным углом. Валентным называется угол, образованный лучами, проходящими через ядра атомов.

Кратность связи – число электронных пар, посредством которых осуществляется химическая связь между атомами.

Полярность связи характеризуется дипольным моментом. Дипольный момент рассчитывается как произведение заряда электрона (в Кл) на длину диполя (в м)

Поля́рные вещества́ в химии – вещества, молекулы которых обладают электрическим дипольным моментом. Для полярных веществ, в сравнении с неполярными, характерны высокая диэлектрическая проницаемость (более 10 в жидкой фазе), повышенные температура кипения и температура плавления.

Дипольный момент обычно возникает вследствие разной электроотрицательности составляющих молекулу атомов, из-за чего связи в молекуле приобретают полярность. Однако, для приобретения дипольного момента требуется не только полярность связей, но и соответственное их расположение в пространстве. Молекулы, имеющие форму, подобную молекулам метана либо двуокиси углерода, являются неполярными.

Химические реакции – это превращение одних веществ в другие вещества, отличающихся от исходных, составом и свойствами. Химическая реакция может быть изображена химическим уравнением. В отличие от ядерных реакций при Химической реакции сами атомы не претерпевают превращений, а лишь переходят из одного соединения в другое.

Гетерогенные реакции – химические реакции с участием веществ, находящихся в различных фазах и составляющих в совокупности гетерогенную систему.

Гомогенные реакции – химические реакции, протекающие полностью в одной фазе.

Энергия активации – наименьшая энергия, которой должны обладать частицы реагирующих веществ, для того чтобы могла произойти химическая реакция.

Скорость химической реакции определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема.

Катализаторы – вещества, изменяющие скорость химических реакций.

Необратимые реакции протекают до конца (до полного расхода одного из реагентов), а в обратимых – ни одно из реагирующих веществ не расходуется полностью, потому что обратимая реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлении.

Принцип Ле Шателье гласит, если система находится в состоянии равновесия, то при действии на нее сил, вызывающих нарушение равновесия, система переходит в такое состояние, в котором эффект внешнего воздействия ослабевает. Принцип Ле Шателье определяет смещение химических и фазовых равновесий при изменении температуры, давления, состава системы.

Растворы – однородные системы двух или более веществ. Состав растворов выражают концентрацией компонентов. Растворы могут быть жидкими (соли в воде); твердыми (сплав никеля и меди, из которого делают разменную монету; газообразными (растворы газов, жидкостей и твердых тел в газах). Растворы газов в газах часто называют газовыми смесями, например, воздух.

Раствор концентрированный – раствор хорошо растворимого вещества, содержащий это вещество в количестве, близком к насыщению.

Раствор насыщенный – раствор, содержащий максимально возможное количество растворенного вещества при данных условиях.

Раствор ненасыщенный – раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить еще некоторое его количество.

Раствор пересыщенный – раствор, содержащий при данных условиях больше растворенного вещества, чем в насыщенном растворе, избыток вещества легко выпадает в осадок. Обычно пересыщенный раствор получают осторожным охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре.

Растворимость – способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы – растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Растворимость выражается концентрацией растворенного вещества в его насыщенном растворе, количественно либо в процентах, либо в весовых или объемных единицах, отнесенных к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100г или см³/100см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твердых веществ – практически только от температуры.

Растворители – химические соединения или смеси, способные растворять различные вещества. К неорганическим Растворителям относятся вода, аммиак (жидкий), азотная кислота и другие соединения. В зависимости от химической природы органические Растворители могут быть подразделены на следующие группы: углеводороды (бензол, толуол, ксилол), смеси углеводородов (бензины и др.), хлорорганические соединения (хлороформ, четыреххлористый углерод, хлорбензол, дихлорэтан и др.); спирты (метиловый, этиловый, изопропиловый, бутиловый); сложные и простые эфиры; кетоны (ацетон, метилэтилкетон); соединения, содержащие азот и серу (нитрометан, нитропропан, нитробензол, сероуглерод, нитропарафин). Растворители хорошо растворяют растительные и минеральные масла, жиры, битумы, каучук и многие естественные и синтетические смолы, воски и парафины. Широко используются как разбавители многих лакокрасочных материалов, для экстракции. Подавляющее большинство органических растворителей – токсичные и горючие вещества, весьма летучие, образующие с воздухом взрывчатые смеси.

Концентрация – величина, выражающая относительное содержание данного компонента (составной части) в смеси или растворе. Существуют различные способы выражения концентрации растворов. Процентная концентрация показывает, сколько граммов вещества растворено в 100 г раствора. Молярная концентрация (С_м) показывает, сколько грамм-молекул данного вещества содержится в 1 л раствора. Нормальная концентрация (С_н) показывает, сколько грамм-эквивалентов вещества содержится в 1 л раствора. Моляльная концентрация выражается числом молей растворенного вещества в 1000 г растворителя.

Электролиты – растворы кислот, щелочей и солей, содержащие ионы (катионы и анионы), проводящие в растворенном или расплавленном состоянии электрический ток. Различают сильные электролиты (степень диссоциации приближается к 1) и слабые электролиты (степень диссоциации близка к 0). Электролитами являются кислоты, основания и почти все соли в растворах или расплавах.

К неэлектролитам относятся вещества с неполярными связями, которые в растворах не диссоциируют на ионы, а поэтому не проводят электрический ток. Неэлектролитами являются многие органические вещества – глюкоза, сахароза, спирты.

Электролитическая диссоциация – распад молекул электролитов (кислот, щелочей, солей) на ионы при их растворении. Распад происходит благодаря воздействию на молекулы электролита полярных (несущих электрическое поле) молекул растворителя, напр. воды. Процесс электролитической диссоциации представляет обратимую реакцию.

Степень диссоциации – величина, характеризующая состояние равновесия реакции диссоциации в гомогенных (однородных) системах (газообразных, жидких). Степень электролитической диссоциации α равна отношению числа диссоциированных молекул n к сумме n + N, где N – число, недиссоциированных молекул. Часто α выражают в процентах 0≤ α≤100%. Степень диссоциации зависит от природы электролита, концентрации его, природы растворителя и температуры.

Буферные растворы, поддерживают при изменении состава среды постоянное значение водородного показателя pH. Такие буферные растворы содержат слабую кислоту и ее соль или слабое основание и его соль. Многие биологические жидкости являются буферными растворами. Значение рН кислотно-основного буферного раствора зависит от концентраций компонентов буферной смеси, находящихся в химическом равновесии, и мало меняется при концентрировании и разбавлении раствора, введении относительно небольших количеств веществ, взаимодействующих с одним из компонентов буферного раствора.

Буферные растворы образуются при неполной нейтрализации слабой кислоты сильным основанием или слабого основания сильной кислотой. Кроме того, буферные растворы могут быть приготовлены смешиванием рассчитанных количеств компонентов раствора.

Пределы действия буферного раствора определяются его ёмкостью.

Буферная ёмкость – это количество вещества ионов Н⁺ или ОН^-, добавление которого к 1л буфера изменит его рН на единицу.

Гидролиз – это реакция ионного обмена соли и воды, приводящая к образованию какого-либо слабого электролита. Гидролизу подвергаются соединения различных классов - соли, углеводы, белки,

Жёсткость воды – совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием – мягкой. Различают временную жёсткость (карбонатную), образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость (некарбонатную), вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂). Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов Са и Mg (CaSO₄,CaCl₂,MgSO₄,MgCl₂).

Комплексные соединения – сложные вещества, в узлах кристаллической решетки которых находятся комплексные ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе.

Поверхностные явления – совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз. К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз, в межфазном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряжённых фаз.

Поверхностное натяжение - стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с другой фазой (поверхностную энергию).

Поверхностная энергия – это избыток энергии частиц поверхностного слоя по сравнению с таким же количеством вещества, находящимся внутри фазы. Следует учитывать, что поверхностное натяжение жидкостей зависит также от присутствия в них тех или иных веществ. Вещества, повышающие поверхностное натяжение жидкостей, называют поверхностно-инактивными (ПИВ), а вещества, снижающие поверхностное натяжение − поверхностно-активные (ПАВ). ПАВ – органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент (функциональные группы -ОН, -СООН, -O- и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент.

Смачивание – это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия).

Если поверхности смачиваются водой или другими полярными жидкостями, их называют гидрофильными. Они же являются олеофобными, так как не смачиваются маслом или другими неполярными жидкостями.

Если же поверхность не смачивается водой, но смачивается неполярными жидкостями, её следует называть гидрофобной или олеофильной.

Адгезия (прилипание), слипание поверхностей двух разнородных твёрдых или жидких тел.

Когезия – (связанный, сцепленный), сцепление друг с другом частей одного и того же тела, обусловленное действием сил межмолекулярного взаимодействия, водородной связи и (или) химической связи между составляющими его молекулами.

Адсорбция (поглощаю) – процесс сгущения газообразного или растворенного вещества на поверхности раздела фаз. Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое – адсорбат.

Дисперсные системы - это гетерогенные системы из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними.

Мицелла (крошка, крупинка), отдельная частица дисперсной фазы золя, т. е. высокодисперсной коллоидной системы с жидкой дисперсионной средой.

Коагуляция – процесс потери устойчивости, сопровождающийся нарушением броуновского движения и образованием крупных агрегатов, теряющих кинетическую устойчивость. Коагуляцию могут вызвать факторы, такие как нагревание, охлаждение, механическое перемешивание, различные излучения, добавление золя с противоположным поверхностным зарядом мицелл, длительный диализ и электрофорез, добавление электролитов.

Полимеры – это такие высокомолекулярные, главным образом органические вещества, очень крупные молекулы которых, называемые, поэтому макромолекулами построены по одному и тому же принципу из многократно повторяющихся структурных звеньев, образованных из мономеров.

Фотохимическими называются реакции, протекающие с участием энергии света. В полиграфии используются различные фотохимические реакции:

• Фотолиз галогенидов серебра при образовании скрытого фотографического изображения.

• Фотополимеризация при экспонировании копировальных слоёв на основе фотополимеризующихся композиций.

• Фотополимеризация красок УФ-отверждения.

Окислительно-восстановительная фотохимическая реакция разложения хинондиазидов при экспонировании копировальных слоёв на основе орто-нафтохинондиазида.

Проявление – это превращение скрытого фотографического изображения в видимое.

Фотографический проявитель – многокомпонентная смесь. Она содержит химический восстановитель; вещество, создающее щелочную реакцию раствора (Na₂CO₃, K₂CO₃, Na₂B₄O₇, NaOH и др.); вещество, предохраняющее восстановитель от быстрого окисления кислородом воздуха (обычно Na₂SO₃); вещество, устраняющее вуаль (чаще всего KBr). Проявитель растворяют в воде. Среди химических восстановителей в проявителе чаще всего используют гидрохинон.

Фотографическая вуаль – возникновение почернения при проявлении в тех местах, где не действовал свет.

заключение

В заключение следует отметить то, что трафаретная печать, имея свою многовековую историю, и в настоящее время не потеряла свою актуальность. Зародившись в древнем Китае, эта технология непрерывно развивается, создается все больше оборудования, начиная от ручных станков, заканчивая огромными ротационными машинами. Доступность и простота технологии позволяет открывать небольшие типографии трафаретной печати заинтересованным людям, без особого труда.

Особенности технологии позволяют выполнять печать шелкографией (нанесение шелкографии) не только на плоских, но и на цилиндрических поверхностях. Одной из особенностей шелкографии является возможность получения толстого красочного слоя: от нормального 8–10 мкм до 500 мкм, что позволяет добиться очень яркого цвета. Изготовление шелкографии также предусматривает использование всевозможных спецэффектов, таких как блестки, объемная печать, имитация бархата или резины. Трафаретная печать (или шелкография) на сегодняшний день является одним из самых популярных видов печати. Шелкография, материалы которой используются для изготовления рекламно-сувенирной продукции, тары и упаковки, изделий из текстиля, продукции из пластика, для декорирования стекла и керамики и т.д., благодаря своей универсальности и возможности запечатывать широкий спектр субстратов (запечатываемых материалов), востребована как в полиграфии, так и во многих других промышленных отраслях.

Как и в любом другом производственном процессе, в шелкографии качество оттиска зависит от расходных материалов для шелкографии, возможностей оборудования, мастерства печатника, соблюдения технологического регламента. Все эти компоненты имеют большое влияние на качество конечного результата.

список используемых источников

1. www.polirovanie.ru/silkscreen.php

2. www.screenprint.su/production/vinyls.html

3. Сорокин Б.А. Учебное пособие для студентов Трафаретная печать ­ Москва: 2005

4. Основы трафаретной печати – Второе издание. Сэмьюэл Т. Ингрэм. 1999

5. http://www.screenprint.su/production/vinyls.html

					кП.2612.01.000000.00.пз
Изм	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Анжуров			Физико–химические процессы в трафаретной печати Пояснительная записка	Лит.			Лист	Листов
Провер.		Скупова				У	К	П	2	2
						РПК, гр. 4–кп–10
Н.контр.		Лаздовская