Оценка отклонений температуры увлажняющего раствора в системе увлажнения офсетной печатной машины

Библиографический список

1. Бозоян, М. А. Влияние режимов подачи увлажняющего раствора на цветовые характеристики оттисков в листовой офсетной печати / М. А. Бозоян, Н. А. Нечипоренко // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 3. — С. 14 — 22.

2. Бозоян, М. А. Влияние режимов подачи увлажняющего раствора на оптические и градационные характеристики оттиска в листовой офсетной печати / М. А. Бозоян, Н. А. Нечи-поренко // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 3. — С. 3—13.

3. Емельянова, Т. Увлажнение в офсетной печати // Полиграфист и Издатель. - 2002. - № 10. - С. 10-14.

4. Марогулова, Н. Н. Расходные материалы для офсетной печати / Н. Н. Марогулова, С. И. Стефанов. - М. : Русский университет, 2002. - 240 с.

5. Boonkuernoor, N. A Study to determine the relationship between emulsification and tack of offset lithographic inks // Naruchart Boonkuernoon. - Rochester Institute of Technology : RIT Scolar Works. - 1994. - 147 p.

6. Surland, A. Factors Determining the Efficiency of Lithographic Inks, TAGA Proceedings. - 1983. - p. 191-233.

7. Серова, В. Н. Сравнительная эмульгирующая способность офсетных красок отечественного и зарубежного производства / В. Н. Серова, А. Р. Габдуллин // Вестник Казанского технологического университета. — 2011. — № 15. — С.102-106.

ВАРЕПО Лариса Григорьевна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета. БРАЖНИКОВ Андрей Юрьевич, начальник печатного центра ООО «Омскбланкиздат». Адрес для переписки a_brazhnikov@bk.ru

Статья поступила в редакцию 14.01.2016 г. © Л. Г. Варепо, А. Ю. Бражников

УДК 655 34466764 Л. Г. ВАРЕПО

А. Ю. БРАЖНИКОВ

Омский государственный технический университет ООО «Омскбланкиздат»

ОЦЕНКА ОТКЛОНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ УВЛАЖНЯЮЩЕГО РАСТВОРА В СИСТЕМЕ УВЛАЖНЕНИЯ ОФСЕТНОЙ ПЕЧАТНОЙ МАШИНЫ

В статье приводятся научные результаты экспериментальных исследований температурных режимов увлажняющего раствора и печатной эмульсии в красочном аппарате.

Ключевые слова: температурный режим увлажнения, плоская офсетная печать, спиртовое увлажнение.

Постановка задачи. В процессе офсетной печати на стабильность красочного слоя, на его оптическую плотность, на величину тонового приращения наибольшее влияние оказывают реологические свойства краски, интенсивность цвета, процент захвата краски, скорость взаимодействия увлажняющего раствора (УР) с печатной краской [1—2]. Из анализа научных работ отечественных и зарубежных авторов следует, что вопросы изучения подачи увлажняющего раствора, выбора его состава остаются актуальными и сегодня, что обусловлено внедрением современных технологий в производство [3 — 4]. Ряд вопросов в связи с этим остается малоизученным либо требует дополнительного уточнения.

В офсетных печатных машинах без терморегулирования красочного аппарата краска подвергается разного рода температурным воздействиям. В результате чего температура красочного слоя, наносящегося красочными валиками на печатные эле-

менты офсетной пластины, может существенно колебаться. Причем температурный фактор особенно важен для печатных машин со спиртовым увлажнением, поскольку оказывает влияние на интенсивность испарения спирта из увлажняющего раствора [5]. Как правило, процент содержания спирта в УР и температуру УР принимают как величины постоянные. Увлажняющий раствор в современных печатных машинах, готовится в специальных автоматических подготовительных устройствах, которые имеют встроенные холодильные установки, предназначенные для охлаждения раствора. В специальных автоматических подготовительных устройствах осуществляется: дозирование концентратов для обеспечения необходимой кислотности раствора; дозирование ИПС; охлаждение и поддержание температуры УР; очистка УР. Однако в процессе транспортировки УР по проводящей системе до увлажняющих валиков подвергается нагреву. В процессе формирования печатной эмульсии

в красочном аппарате увлажняющий раствор с более низкой температурой соединяется с офсетной краской, которая имеет более высокую температуру. Можно предположить, что процент содержания спирта в эмульсии будет величиной непостоянной, степень испарения его из печатной эмульсии будет меняться в процессе с отклонением температуры от заданного значения. Как следствие, это будет оказывать влияние на процесс эмульгирования, дестабилизируя печатный процесс [6 — 7].

Цель работы — определить интервал колебаний температурного режима УР в увлажняющей системе и печатной эмульсии в красочном аппарате.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились на четырехкрасочной печатной машине МапЯо1ап<3704 без терморегулирования красочного аппарата со спиртовым увлажнением. Система подготовки увлажняющего раствора — ТесИпо^ам. Измерения проводились с использованием инфракрасного термометра 0БХЬ450 с лазерным прицелом для бесконтактного измерения температуры поверхности. Запатентованная лазерная прицельная система позволяет определить точку и произвести измерение температуры от —20 до 320 0С. Точность измерения — 0,1 0С. Погрешность измерений — 2 % от измерений.

Для измерения pH-, температуры и электропроводности увлажняющего раствора применялся прибор PM 2000 PH. Замеры температуры производились в трех точках: 1 — левый край валика/ цилиндра на расстоянии 50 мм от края, 2 — центр валика/цилиндра, 3 — правый край валика/цилиндра на расстоянии 50 мм от края.

Климатические условия в цехе: температура — 26 0C, влажность — 36 %.

Режим работы машины: 8000 оттисков в час.

Состав увлажняющего раствора: концентрат Hydrofast GS 307 — 3 %, изопропиловый спирт — 11 %, с параметрами: рН — 5,1, электропроводность — 1030 |iS.

Состояние машины — середина рабочей смены, начало измерений — 2000 листов из 10 000, окончание измерений — 9000 оттисков из 10 000.

В экспериментах применялась офсетная краска LitoFlora FTX, производитель — Flint Group (Германия).

Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение. В красочном аппарате были измерены температуры: раскатного цилиндра и красочного накатного валика. В увлажняющем аппарате были измерены температуры: 3 — валика дозирования увлажнения; 4 — дуктора увлажняющего

Рис. 1. Графики температур валиков/цилиндров увлажняющего аппарата: а — первая секция (black), б — вторая секция (cyan), 3 — валик дозирования увлажнения, 4 — дуктор увлажняющего аппарата, 5 — увлажняющий накатной валик, 6 — раскатной валик, 7 — мостовой валик

Рис. 2. Графики температур валиков/цилиндров увлажняющего аппарата: в — третья секция (magenta), г — четвертая (yellow) 3 — валик дозирования увлажнения, 4 — дуктор увлажняющего аппарата, 5 — увлажняющий накатной валик, 6 — раскатной валик, 7 — мостовой валик

о

го

Рис. 3. Графики температур валиков увлажняющего, красочного аппарата и формного цилиндра: а — первая секция (black), б — вторая секция (cyan), 1 — раскатной цилиндр, 2 — красочный накатной валик, 5 — увлажняющий накатной валик, ФЦ — формный цилиндр

Рис. 4. Графики температур валиков увлажняющего, красочного аппарата и формного цилиндра: в — третья секция (magenta), г — четвертая секция (yellow), 1 — раскатной цилиндр, 2 — красочный накатной валик, 5 — увлажняющий накатной валик, ФЦ — формный цилиндр

аппарата; 5 — увлажняющего накатного валика; 6 — раскатного валика; 7 — мостового валика.

Результаты экспериментальных исследований оценки температур валиков увлажняющего аппарата, формного, офсетного, печатного цилиндров офсетной листовой печатной машины МапЯо1ап<3 704, а также двухкрасочных валиков (1 — раскатной цилиндр, 2 — накатной валик) представлены в виде графических зависимостей на рис. 1—5. Приведены значения температуры поверхностного слоя.

На рис. 1—2 показаны графики температур валиков увлажняющей системы в печатной машине МапЯо1ап<3 704 в процессе печати в условиях эксперимента. Из графиков видно, что в увлажняющем аппарате, который состоит из пяти валиков, средняя температура УР повышается и располагается в ряд 3<4<5<6<7. Наибольший нагрев температуры УР в увлажняющем аппарате наблюдается в 1-й секции и составляет 7,8 0С, во 2-й секции — 6,7 0С, в 3-й секции — 5,9 0С, в 4-й секции — 5 0С.

Максимальные значения температур УР достигаются на раскатном (6) — 26,8 0С, и мостовом (7) — 27,8 0С валиках увлажняющего аппарата.

В процессе печати офсетная пластина одновременно находится в контакте с накатным валиком увлажняющего аппарата (5), с 4 — красочными накатными валиками и с резиной офсетного цилиндра.

Анализ зависимостей, представленных на рис. 3 — 4, показывает, что в процессе печати, смачивая пробельные элементы печатной офсетной формы, УР продолжает нагреваться.

Вступая в реакцию (эмульгирование) с краской на поверхности красочных валиков (1) и (2), молекулы увлажняющего раствора соединяются с молекулами краски, которые имеют большую температуру (рис. 5). В результате теплового взаимодействия двух жидких масс их температуры стремятся к тепловому равновесию [1]. В момент взаимодействия красочная эмульсия

Рис. 5. Гистограмма сравнения температур красочной эмульсии и УР в момент их взаимодействия в печатных секциях машины: ^ — температура красочной эмульсии, — температура увлажняющего раствора

нагревает УР, а он, в свою очередь, охлаждает печатную эмульсию.

Расчеты показали, что в печатной машине средние температуры красочной эмульсии (t ) формирующей красочный слой на формной пластине в четырех секциях (1 — black, 2 — cyan, 3 — magenta,

4 — yellow) равны: t13 = 28,17 0C, t23 = 28,17 0C, t33= 28,17 0C, t43 = 28,17 0C. Следовательно, колебания температуры красочной эмульсии между секциями At3= 1,37 0C.

Средние температуры увлажняющего раствора (tnyp) в момент его нанесения на формную пластину и в момент взаимодействия с печатной эмульсией в четырех секциях равны: t1yp = 24,83 0C, t2yp = 24,5 0C, t3yp = 24,53 0C, t4yp = 24 0C. Следовательно, колебания температуры увлажняющего раствора между секциями Atyp = 0,83 0C. Средняя разница температур между взаимодействующими жидкостями (печатной эмульсией и увлажняющим раствором) в четырех секциях: AT1 = 3,33 0C, AT2 = 2,9 0C, AT3 = 3,23 0C, AT4 = 2,8 0C.

Исследования показали, что колебания температуры красочной эмульсии между красочными секциями достигают ±3,8 0C (max t = 29,3 0C, min t = 25,5 0C). Известно, что изменение температуры краски на 1 0C влечет снижение вязкости краски до 10 % [6], поэтому для снижения влияния температурного колебания на формирование красочного слоя на формной пластине необходимо осуществлять подбор краски с учетом колебания вязкости краски в рабочем диапазоне температур.

При подготовке увлажняющего раствора в подготовительной системе Technotrans и охлаждении его до 14 0C температура его при прохождении через систему увлажнения нагревается в среднем до 27,5 0C. Средняя температура увлажняющих накатных валиков составила 24,5 0C. Начало эмульгирования краски в процессе печати фиксируется на валиках (1) и (2) при температурах 29,7 0C и 27,5 0C соответственно. Из термодинамики известно [1], что на интенсивность испарения жидкости влияют

5 факторов: род жидкости, температура жидкости, площадь свободной поверхности, с которой происходит испарение, и наличие перемещающихся воздушных потоков над ее поверхностью.

Валики красочных и увлажняющих аппаратов печатной машины, а также формные, офсетные и печатные цилиндры являются телами, вокруг которых при вращении возникают воздушные потоки. Эти воздушные потоки усиливают поверхностное

трение воздушных масс, что усиливает интенсивность испарения. Причем при увеличении скорости печати будет увеличиваться интенсивность испарения и наоборот. Небольшая толщина красочного слоя на валах, по сравнению с открытой поверхностью валов, также способствует испарению. Причем интенсивность испарения составляющих эмульсионную печатную массу, которая состоит из спирта, воды и краски, будет снижаться в ряду спирт>вода>краска. Следовательно, величина содержания спирта в УР — величина переменная, зависящая как от температуры в системе увлажнения и в красочном аппарате, так и от скорости печати. Это может приводить к повышенному эмульгированию в красочной секции и к дестабилизации печатного процесса. Для минимизации описанного влияния необходимо осуществлять подбор красок с учетом их способности сохранять свои реологические свойства при неменяющейся концентрации спирта в УР и в печатной эмульсии.

Результаты исследования температурных режимов увлажняющего раствора и печатной эмульсии в красочном аппарате позволяют сделать следующие выводы:

1. Температура увлажняющего раствора — величина переменная. В процессе транспортировки по системе увлажнения температура увлажняющего раствора в среднем повышается на 13,5 0C.

2. В момент взаимодействия увлажняющего раствора и красочного слоя температура краски и увлажняющего раствора составляет в среднем 28,1 0C. Диапазон колебания температуры краски и увлажняющего раствора в процессе эмульгирования составляет — 2,5 0C.

Библиографический список

1. Теплотехника : учеб. для вузов / А. П. Басков [и др.] ; под ред. А. П. Баскакова. - 2-е изд., перераб. - М. : Энерго-атомиздат, 1991. - 224 с.

2. Surland, A. Factors Determining the Efficiency of Lithographic Inks, TAGA Proceedings, 1983. - p.191-233.

3. Бозоян, М. А. Влияние режимов подачи увлажняющего раствора на оптические и градационные характеристики оттиска в листовой офсетной печати / М. А. Бозоян, Н. А. Нечи-поренко // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2015. - № 3. - С. 3-13.

4. Бозоян, М. А. Влияние режимов подачи увлажняющего раствора на цветовые характеристики оттисков в листовой офсетной печати / М. А. Бозоян, Н. А. Нечипоренко //

о

го

Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 3. — С. 14 — 22.

5. Марогулова, Н. Н. Расходные материалы для офсетной печати / Н. Н. Марогулова, С. И. Стефанов. — М. : Русский университет, 2002. — 240 с.

6. Элдред, Н. Что полиграфист должен знать о красках / Н. Элдред. - М. : ПРИНТ-МЕДИА центр, 2005. - 238 с.

7. Boonkuernoor, N. A Study to determine the relationship between emulsification and tack of offset lithographic inks // Naruchart Boonkuernoon. — Rochester Institute of Technology : RIT Scolar Works, 1994. — 147 p.

ВАРЕПО Лариса Григорьевна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета. БРАЖНИКОВ Андрей Юрьевич, начальник печатного центра ООО «Омскбланкиздат». Адрес для переписки: a_brazhnikov@bk.ru

Статья поступила в редакцию 14.01.2016 г. © Л. Г. Варепо, А. Ю. Бражников

УДК 621.762.04:004.356.2-023.5

С. Н. ЛИТУНОВ В. С. СЛОБОДЕНЮК Д. В. МЕЛЬНИКОВ

Омский государственный технический университет

ОБЗОР И АНАЛИЗ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. Часть 1

Рассмотрены различные способы и устройства 3D-печати. Предложена конструкция печатной головки 3D-принтера, использующая принцип струйной печати. Головка позволяет использовать для печати высоковязкие материалы. Проведен сравнительный анализ 3D-технологий. Сделаны прогнозы о направлениях развития аддитивных технологий.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, 3D-технологии.

В глобальной сети Интернет находится большое количество информационного материала, касающегося 3Б-печати. Неудобство для конечного читателя заключается в том, что материал «разбросан» по многим ресурсам, плохо структурирован, не всегда удается отличить, где вымысел, а где предоставлены достоверные данные. Мы постарались структурировать основную известную нам информацию по существующим 3Б-технологиям и изложить её в удобной форме.

Под аддитивными принято понимать группу технологий, которые позволяют изготавливать различные изделия за счет послойного нанесения жидкого (или разжиженного) исходного материала на будущее изделие, расположенное на специальном столе, посредством перемещения специальной головки в горизонтальной плоскости. После нанесения очередного слоя стол опускается на величину, равную толщине наносимого слоя. Движение головки и стола задается алгоритмом, разработанным заранее с помощью специального программного обеспечения, и реализуется шаговыми двигателями. После нанесения очередного слоя материал теряет текучесть, становится твердым под действием химических реакций или вследствие остывания. В настоящее время аддитивные технологии представлены несколькими способами печати, которые различаются исходным материалом и принципом его нанесения [1].

Другими, и более распространенными, названиями аддитивных технологий являются 3Б-технология и 3Б-печать (D — Dimension, размер (англ.)). Последнее название возникло из аналогии с печатью

изображений на плоских материалах (бумаге, пленке) с помощью струйного принтера. Иногда струйную печать называют 2Б-печатью.

Схожесть 2Б- и 3Б-печати обусловлена также тем, что нанесение слоя исходного материала происходит посредством головки, которую называют печатающей головкой. Конструкция печатающей головки зависит от исходного материала и метода его нанесения. Как и печать на бумаге, струйная и 3Б-печать относятся к так называемым цифровым технологиям и обладают следующими общими преимуществами:

— малыми финансовыми и временными затратами на подготовку производства;

— относительно невысокой ценой и высокой скоростью изготовления заказа, состоящего из нескольких изделий;

— возможностью изготовления партии изделий с существенными, вплоть до полного несовпадения, отличиями между соседними образцами.

В то же время этим технологиям присущи и некоторые недостатки, среди которых можно отметить:

— незначительную зависимость цены одного изделия от количества изделий в партии;

— значительные затраты времени при изготовлении заказа, состоящего из большого количества изделий;

— потеря преимуществ во времени по сравнению с традиционными технологиями при использовании послепечатной обработки изделий;

— ограниченный перечень исходных материалов, применяемых при печати;