Українська академія друкарства

Рудник Любов Василівна

УДК 655.224.6:655.354

Удосконалення

формних процесів тамподруку

05.05.01 машини і процеси поліграфічного виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі технології друкованих видань і паковань Української академії друкарства Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук Ева Мудрак,

Інститут поліграфії Варшавської політехніки, директор.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Харченко Євген Валентинович,

Національний університет „Львівська політехніка”,

завідувач кафедри опору матеріалів;

кандидат технічних наук,

Запоточний Василь Йосифович,

Науково-виробнича фірма „Поліграфічні технології”, директор.

, професор

Провідна установа: Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, видавничо-поліграфічний

факультет, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться „3” листопада 2004 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.101.01 при Українській академії друкарства за адресою: 79020, м. Львів, вул. Підголоско, 19, ауд. 101.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Української академії друкарства за адресою: 79006, м. Львів, вул. Підвальна, 17.

Автореферат розісланий „ 1 ” жовтня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Жидецький В.Ц.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Автор щиро вдячний Заслуженому діячу науки і техніки України, доктору технічних наук, професору Української академії друкарства Лазаренку Е. Т. за надані в процесі виконання роботи консультації.

Актуальність теми. Аналіз сучасного стану, проблем і перспектив розвитку видавничо-поліграфічної справи у світі й Україні показує, що поліграфічні засоби все частіше використовуються для сервісного обслуговування, чим, власне, і пояснюється те, що глибокий офсетний друк (більш відомий як тамподрук) усе ширше застосовується в електроніці, радіотехніці, машино- та приладобудуванні, у легкій, фармацевтичній, фарфоро-фаянсовій, скляній і меблевій галузях промисловості, у виробництві сувенірів.

У той же час аналіз цього способу друку показує, що новітні формні технології, матеріали й устаткування, використовувані в ньому, не мають достатнього наукового обґрунтування з їх моделюванням та оптимізацією, а це не дозволяє надати відповідні практичні рекомендації щодо удосконалення технології та устаткування формних процесів, що й аргументує актуальність наших досліджень.

Науковою задачею даної роботи є удосконалення формних процесів тамподруку на основі їх дослідження, моделювання та оптимізації з визначенням основних параметрів для створення нового формного устаткування.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науковий напрямок дисертаційної роботи пов’язаний з темою „Інтенсифікація технологічних процесів поліграфічного виробництва і поліпшення якості друкованих виробів”, що розвивається на кафедрі технології друкованих видань і паковань Української академії друкарства, а також з темою „Теоретичні основи глибокого офсетного друку”, що розвивається в Інституті поліграфії Варшавської політехніки, і відповідає загальним завданням розвитку поліграфії Польщі та України.

Мета роботи – дослідження, моделювання та оптимізація формних процесів тамподруку для науково обгрунтованого удосконалення цих процесів та формного устаткування.

Задачі дослідження полягають у:

аналізі стану, проблем і перспектив розвитку тамподруку та його науково-прикладних досліджень;

розробленні методики оцінки якості друкарських форм із застосуванням комп’ютерних програм опрацювання даних досліджень;

виявленні закономірності впливу режимів виготовлення металевих (МДФ) і фотополімерних (ФДФ) друкарських форм на їх якість;

моделюванні та оптимізації технології виготовлення друкарських форм для тамподруку;

виявленні особливостей зносостійкості ФДФ і МДФ та оцінці якості відбитків з них;

розробленні рекомендацій до удосконалення формних процесів та устаткування тамподруку.

Об’єктом досліджень є формні машинні процеси тамподруку.

Предметом досліджень є закономірності впливу технологічних факторів машинних формних процесів на якість форм, їх моделювання й оптимізація.

Методи дослідження. Для вивчення формних процесів тамподруку використано формне та друкарське устаткування, формні матеріали, тампони і фарби, що застосовуються на підприємствах Польщі й України.

Для досягнення поставленої мети застосовані тест-об’єкти, оптичний і цифровий мікроскопи, математичні методи апроксимації результатів дослідження, моделювання та оптимізації технологічних процесів.

Для обробки експериментальних даних використані комп’ютерні програми Mathcad 2000, Excel та Statistica.

Наукова новизна одержаних результатів при розв’язанні наукової задачі – удосконалення формних процесів і устаткування тамподруку – полягає у:

- встановленні закономірностей впливу часу експонування, проявлення і травлення, лініатури растра на графічні спотворення в ланцюгу „фотоформа – друкарська форма” та глибину друкуючих елементів, які пов’язані з фотохімічними і фізико-хімічними явищами формування елементів форм, для розроблення машинних технологічних процесів;

- моделюванні процесів виготовлення металевих і фотополімерних друкарських форм на основі принципів математичного планування експериментів з отриманням регресійних рівнянь, які після перевірки і з використанням методів крутого сходження застосовано для оптимізації технологічних режимів;

- удосконаленні наявних технологій та розробленні науково-обгрунтованих технічних характеристик машинного технологічного режиму виготовлення друкарських форм тамподруку для створення нового формного устаткування.

Практичне значення. Результати оптимізації режимів формних процесів тамподруку використані при розробленні технологічних інструкцій на процеси виготовлення друкарських форм та друкування з них способом тамподруку, які затверджені УАД і запропоновані підприємствам, що використовують цей спосіб друку.

Рекомендації по взаємозв’язку змінних технологічних факторів використані для створення вихідних вимог до проектування нового формного устаткування.

Підсумки досліджень щодо використання в тамподруці МДФ типу Granoprint або водорозчинних ФДФ типу Aqua Nylo та спирторозчинних ФДФ типу Magnet Raster опубліковані і передані для впровадження на підприємствах.

Результати роботи використані в навчальному процесі Інституту поліграфії Варшавської політехніки та Української академії друкарства.

Особистий внесок здобувача. Наукові дослідження виконані автором самостійно й опубліковані в 15 статтях, 13 з яких у фахових виданнях, визнаних ВАКом України, та 11 тезах доповідей. У співавторстві здобувачу належать публікації, в яких проаналізовано технологію [1, 2, 11 – 19, 21] та результати досліджень [3, 4, 6, 7, 9, 10, 22 – 27], зроблено висновки за результатами дослідів [4, 5, 8, 23], описано експерименти та способи їх обробки [3, 5, 12, 20, 24].

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи оприлюднені на ІІ міжнародній науково-практичній конференції „Квалілогія книги” (Львів, 2001р.), Міжнародній науково-технічній конференції „Видавничо-поліграфічний комплекс на порозі 3-го тисячоліття” (Мінськ, 2001 р.), науково-практичних конференціях „Друкарство молоде” (Київ, 2002, 2003, 2004 рр.), Міжнародній конференції „Олігомери” (Черноголовка, 2002 р.), науково-практичних конференціях в Омському державному технічному університеті (2001, 2002 рр.), семінарах Інституту поліграфії Варшавської політехніки, засіданнях кафедри технології друкованих видань та паковань і звітних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів УАД у 2001 – 2003 рр. Результати наукових досліджень і практичних розробок представлені й відзначені грамотою на Всеукраїнському конкурсі „Друкарство молоде” (Київ, 2002 р.).

Публікації. Основні матеріали дисертації опубліковані (12 статей) в науково-технічних збірниках „Квалілогія книги” (2002, 2003 рр.), „Поліграфія та видавнича справа” (2002, 2003 рр.), „Комп’ютерні технології друкарства” (2001, 2002 рр.), „Наукові записки УАД” (2002, 2003 рр.) та часописах „Друкарство” (2003 р.), „Упаковка” (2003, 2004 рр.), які визнані фаховими ВАКом України.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, 4 розділів і загальних висновків, викладених на 142 сторінках, у тому числі в 55 таблицях і на 46 рисунку. Список літератури включає 94 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі досліджень, висвітлені наукова новизна та практична цінність одержаних результатів, наведені відомості про їх оприлюднення та апробацію.

У першому розділі – „Сучасний стан, проблеми та перспективи тамподруку” – зроблено аналіз літературних джерел з прогнозами розвитку видавничо-поліграфічного комплексу, який показує вагоме місце глибокого офсетного друку – тамподруку у виробництві друкованої продукції.

Здійснене за розробленою анкетою опитування поліграфічних підприємств, які використовують тамподрук, показало, що виробники найбільшу увагу приділяють якості продукції, швидкості виготовлення друкарських форм та друкування, причому 2/3 підприємців вказали, що їх не задовільняють рекомендації фірм-постачальників формних матеріалів стосовно точності відтворення зображення і режимів машинного виготовлення форм.

Аналіз наукових досліджень і практичних розробок, які стосуються технології тамподруку, показує, що вони охоплюють усі аспекти формних і друкарських процесів цього способу, надають відповідні практичні рекомендації, розвиваються науковими школами в Україні (проф., д.т.н. Петрук А.І., видавничо-поліграфічний факультет Національного Технічного університету України „Київський політехнічний інститут” і ВАТ „УкрНДІ спеціальних видів друку”), Росії (доц., к.т.н. Сорокін Б.А., Московський державний Університет Друку) та Польщі (к.т.н. Е. Мудрак, Інститут поліграфії Варшавської політехніки). Однак у тамподруці в останні роки відбуваються суттєві зміни: з’явилися нові попередньоочутливлені металеві пластини, фотополімеризаційноздатні тверді та рідкі матеріали, формне і друкарське устаткування, тампони з силіконових каучуків, розширився спектр матеріалів, що задруковуються, й відповідних фарб, застосовуються технології багатофарбового друкування півтонових зображень. У зв’язку з тим підприємствам, що продукують різноманітні вироби з використанням тамподруку, виявилися вкрай потрібними відповідні практичні рекомендації щодо технології та устаткування формних процесів. Вони можуть бути розробленими на основі розвитку наукових досліджень формних процесів тамподруку, напрям яких, після аналізу представлених в цьому розділі результатів анкетування, діаграми Ісікави і алгоритму метрологічного забезпечення, зумовив мету і завдання даної роботи.

У другому розділі – „Методика досліджень” – описано формні матеріали, устаткування та вимірювальні прилади, що застосовувалися для проведення дослідів.

Для досліджень використовувалися попередньоочутливлені металеві пластини Granoprint, а в якості фотополімеризаційноздатних пластин – водорозчинні Aqua Nylo та спирторозчинні Magnet Raster фірми „Tampoprint”, які, як показали результати анкетування, широко вживані на підприємствах Польщі та України.

Експонування формних пластин здійснювалось у копіювальній рамі Delta Kopier system SKP/T, обробка фотополімерних копій – у пристрої для виготовлення флексографських ФДФ Typo woda, а травлення МДФ – у травильній установці PE 200.

Тестова фотоформа містила растрову шкалу з лінійним растром з різною площею растрових елементів і лініатурою від 20 до 100 лін/см.

Для порівняльної оцінки МДФ і ФДФ, отриманих в оптимізованих режимах, друкували на тамподрукарських верстатах МТМ-100 фірми „Morlock” та TG 1100 фірми „Tampogranit” при швидкості 20 циклів/хв. Для друкування використовувалися силіконові прямокутні двоспадові тампони фірми „Morlock” різної твердості, що вимірювалася твердоміром Шора. Задруковування здійснювали односкладниковими чорними фарбами Print Color Serie 388 і 1003/165 та двоскладниковими 1003-2 фірми „Sericol”.

Відбитки отримували на самоклейких плівках Serilux фірми „JAC” з м’якого полівінілхлориду і етикеткових паперах Salafix C і Salafix X.

Розміри друкуючих елементів на фотоформах, друкарських формах і відбитках, глибина друкуючих елементів визначалися за допомогою металографічного мікроскопа МЕТ-3 Carl Zeiss Jena і мікроскопа Olympus SZ-CTV з цифровою камерою. За результатами вимірювань розраховано спотворення елементів на друкарських формах відносно фотоформ, а відбитків – відносно друкарських форм. Оптичну щільність відбитків контролювали спектрофотометром SpectroEye.

Зносостійкість ФДФ Magnet Raster та МетДФ Granoprint досліджували за відомою методикою на приладі ИМР.

Для даних, отриманих в результаті експериментальних досліджень, проведено кореляційний аналіз та апроксимацію з використанням комп’ютерної програми Mathcad 2000. Математичний опис залежностей подано у вигляді регресійних рівнянь.

Для моделювання та оптимізації технології формних процесів обрано дворівневе математичне планування експерименту, а на основі аналізу діаграми Ісікави, блок-схем формних процесів тамподруку й попередніх дослідів параметрами оптимізації вибрані спотворення друкувальних елементів у системі “фотоформа – друкарська форма” та глибина друкувальних елементів, а вхідними факторами – час експонування, проявлення (травлення для МДФ) та лініатура растра.

На основі аналізу поверхонь відгуку, що отримані на окремих етапах, та одержаних після перевірок рівнянь регресії з використанням Microsoft Excel визначено координати оптимуму в безрозмірній системі координат, які перераховані в натуральні величини.

У третьому розділі – „Дослідження, моделювання та оптимізація умов виготовлення друкарських форм для тамподруку” – подано результати проведених досліджень, моделювання та оптимізації формних процесів тамподруку.

Оцінка відносних спотворень у ланцюгу „фотоформа – друкарська форма” виявила ряд характерних особливостей впливу технологічних факторів на якість друкарських форм.

Як видно з рис. 1, максимальна величина спотворень характерна для лініатур порядку 40 – 80 лін/см, що спостерігається при зміні часу експонування і вимивання та досліджуваних розмірів растрових елементів у той час як для менших і більших лініатур спотворення є не такими значними. Імовірно, що поява даного ефекту пов’язана з особливостями утворення елементів друкарської форми, профіль яких формується в результаті поглинання, відбиття, розсіювання та дифракції фотоактинічного випромінювання, що пояснюють концепції, які розвивають Базилюк К.Ф., Гладилович М.К., Лазаренко Е.Т., Мервінський Р.І., Шибанов В.В., Шовгенюк М.В.

Другою особливістю, яка виявилася при розгляді залежностей впливу технологічних факторів на спотворення друкуючих елементів, є те, що встановлено не тільки відносне збільшення розмірів друкуючих елементів, але й їх зменшення. У загальному ж спотворення не перевищують 20%, що за рекомендаціями ряду дослідників є припустимим. Існують також області технологічних режимів, в яких спотворення досягають мінімальних значень.

Технологічні фактори виготовлення ФДФ суттєво впливають на глибину друкуючих елементів (рис. 2). Встановлено, що зі збільшенням лініатури растра при рівних умовах експонування та проявлення глибина друкуючих елементів зменшується, що також пов’язано з умовами формування цих елементів.

Рис. 1. Вплив лініатури растра, часу експонування (1 – 4 хв, 2 – 4,5 хв, 3 – 5 хв) та часу проявлення( а – 1 хв, б – 2 хв, в - 3 хв) на спотворення друкуючих елементів (Sвідн.=50%) фотополімерних друкарських форм Magnet Raster

Рис. 2. Вплив лініатури растра, часу експонування (1 – 4 хв, 2 – 4,5 хв,

3 – 5 хв) та часу проявлення (а – 1 хв, б - 2 хв, в – 3 хв) на глибину друкуючих елементів (Sвідн.=50%) фотополімерних друкарських форм Magnet Raster

Для моделювання та оптимізації технології виготовлення друкарської форми з фотополімеризаційноздатної пластини Magnet Raster створено відповідні матриці планування, де факторами є час експонування (х1), який змінювали в межах 180 – 300 с, час проявлення (х2), який змінювали в межах 60 – 80 с, та лініатура растра (х3), яку змінювали від 20 до 100 лін/см, а параметрами – спотворення друкуючих елементів (YS) на полі з відносною площею S=50% відносно фотоформи та глибина друкуючих елементів (Yh), і здійснено запланований експеримент.

Аналіз отриманих при моделюванні рівнянь регресії показав (табл.1), що на зміну розмірів растрових елементів в значній мірі впливають час експонування і проявлення та лініатура растра. Характер рівнянь, які описують вплив вхідних факторів на глибину друкуючих елементів, показав, що най важливішим фактором, який діє на оптимізовану величину, є час проявлення, другим – лініатура растра, тоді як час експонування впливає незначно.

Для ФДФ з водорозчинних фотополімеризаційноздатних матеріалів Aqua Nylo характерні менші значення спотворень в порівнянні з ФДФ зі спирторозчинних матеріалів.

Глибина друкуючих елементів форм з Aqua Nylo, зменшується при збільшенні лініатури растра та часу експонування, причому при рівному часі експонування та проявлення у ФДФ з водорозчинних фотополімеризаційноздатних матеріалів утворюються глибші друкуючі елементи, що ймовірно визначається властивостями цих матеріалів.

Для моделювання та оптимізації технології виготовлення друкарської форми з фотополімеризаційноздатної пластини Aqua Nylo створено відповідні матриці планування, в яких визначено як фактори час експонування (х1), що змінювався в межах 3 – 5 хв, час проявлення (х2), котрий змінювали в межах 1 – 3 хв, та лініатура растра (х3), що зазнавала змін від 20 до 100 лін/см, а параметри – спотворення друкуючих елементів (YS) на полі з відносною площею S=50% відносно фотоформи та глибина друкуючих елементів (Yh), і здійснено запланований експеримент.

Отримані регресійні рівняння (табл. 1) адекватно описують процес і показують, що на зміни растрових елементів значно впливають час експонування і проявлення та лініатура растра. Найбільший вплив на глибину друкарських елементів має час проявлення, а менший – лініатура растра. Характер рівнянь указує і на залежність між часом експонування та глибиною друкарських елементів.

Для моделювання та оптимізації технології виготовлення друкарської форми з металевої пластини Granoprint на основі попередніх досліджень також створено відповідні матриці планування, в яких визначено як фактори час експонування (х1), який змінювали в межах 10 – 80 с, час травлення (х2), що змінювався в межах 50 – 120 с, та лініатура растра (х3), котра зазнавала змін від 20 до 100 лін/см, а параметри – спотворення друкуючих елементів (YS) на полі з відносною площею S=50% відносно фотоформи та глибина друкуючих елементів (Yh), і також здійснено запланований експеримент.

Аналіз регресійних рівнянь, наведених в табл. 1, показує, що на спотворення растрових елементів МДФ впливають час експонування і травлення та лініатура растра, але найбільший вплив має час травлення.

Для визначення оптимальних значень вхідних факторів, результатом яких було б досягнення мінімальних спотворень і необхідної глибини друкарських елементів, проведено аналіз отриманих рівнянь регресії методом крутого сходження. Це дозволило одержати (див. табл. 1) оптимальні значення факторів процесу виготовлення ФДФ і МетДФ.

Порівняння рекомендацій фірм, які виробляють формні матеріали для виготовлення МДФ і ФДФ, та запропонованих технологічних режимів (табл.2) свідчить про суттєве прискорення формних процесів тамподруку внаслідок їх моделювання та оптимізації.

Таблиця 1

Результати моделювання та оптимізації технології виготовлення

друкарських форм тамподруку

Рівняння регресії | Результати перевірки за | Розрахункові результати оптимізації

Кохреном | Стьюдентом | Фішером

до перевірки | після перевірки | табл. | розр. | табл. | розр. | табл. | розр. | te, с | tп/ tт, с | L , лін/см

зі спиртовимивних пластин Magnet Raster

yS50=4,687-5,187x1+l,287x2-9,937x3+

+1,562x1x2+0,875x1x3-0,187х2x3+

+1,087x1х2x3 | Ys50=4,687-5,187x1-9,937x3 | 0,6798 | 0,3676 | 12,71 | 32,35; 35,8; 8,89; 68,58; 10,78; 0,60; 1,29; 7,51 | 278 | 191,3 | 192126100 | yh50=72,45-1,45x1+26,65x2-30,125x3-

-l,95x1x2-3,625x1x3+12,125х2x3-

-4,375х1x2x3 | Yh50=72,45+26,65x2-30,125x3-

-12,125x2x3--4,375x1x2x3 | 0,6798 | 0,2402 | 12,71 | 225,21; 4,51; 82,75; 93,64; 6,06; 11,27; 13,60; 37,69 | 215,7 | 123,4 | з водовимивних пластин Aqua NyloyS50=4,275-3,35x1+l,375x2-8,025x3-

-0,25x1x2+0,15x1x3+1,525х2x3Ys50=4,275-3,35x1+1,375x2-

-8,025x3+1,525x2x3 | 0,6798 | 0,3731 | 12,71 | 42,12; 33,0; 13,55; 79,6; 2,46; 1,48; 15,02; 0 | 215,7 | 2,8 | 192 | 66 | 72 | yh50=58,925-0,875x1+l 1,375х2-61,675х3-

-18,5х1x2-8,75х1x3-9,625х2Хз+

+8,675х1x2x3Yh40=58,925+11,375x2-28,375x3-

-9,625x2x3+8,675x1x2x30,6798 | 0,3731 | 12,71 | 86,53; 1,28; 16,70; 41,67; 11,93; 0,55; 14,13; 12,74 | 215,7 | 48,1 | з металевих пластин GranoprintYS50=5,94+2,735x1+5,825x2=3,695x3-

-1,8675x1x2-2,555x1x3+5,7825x2x3-

-7,5525x1x2x3 | Ys50=5,94+2,735x1+5,825x2-

-3,695x3-1,867x1x2-2,555x1x3+

+5,783x2x3-7,552x1x2x3 | 0,6798 | 0,612312,71 | 43,81; 20,17; 42,96; 27,25; 13,77; 18,84; 42,64; 55,70164,4 | 12,45 | 10 | 113 | 48 | Yh50=13,1125+0,3875x1+3,7125x2-

-0,2875x3+0,1375x1x2+0,2875x1x3-

-0,0375x2x3-0,6125x1x2x3; | Yh50=13,1125+3,7125x20,6798 | 0,2712 | 12,71 | 96,56; 2,85; 27,34; 2,12; 1,01; 2,12;

6,28; 4,51 | 234,0 | 6,43 |

Таблиця 2

Результати оптимізації умов виготовлення

друкарських форм тамподруку

Фактор оптимізації | Спиртовимивна ФДФ | Водовимивна ФДФ | МДФ

рекомендації фірми- виробника | після оптимізації | скорочення, % | рекомендації фірми- виробника | після оптимізації | скорочення, % | рекомендації фірми- виробника | після оптимізації | скорочення, %

Час експонуван-
ня, с | 300 | 192 | 36 | 300 | 192 | 36 | 80 | 10 | 87,5

Час проявлен-ня, с | 180 | 126 | 30 | 180 | 66 | 66,3 | - | - | -

Час травлення, с | - | - | - | - | - | - | 120 | 113 | 5,8

У четвертому розділі – „Техніко-економічний аналіз оптимізованої технології виготовлення друкарських форм для тамподруку та розробка вихідних вимог щодо удосконалення формного устаткування” – вивчено вплив ФДФ і МДФ, типу фарб, твердості тампонів і виду задруковуваного матеріалу на якість відбитків, досліджено зносостійкість ФДФ і МДФ. Зроблено техніко-економічний аналіз удосконалення технології формних процесів, досягнутого в результаті їх дослідження, моделювання та оптимізації, розроблено рекомендації щодо використання різних типів друкарських форм і вихідні вимоги до створення нових конструкцій копіювальної установки і малоформатного процесора для виготовлення і додаткової обробки друкарських форм тамподруку.

Як видно з рис. 3, у ланцюгу „форма – відбиток” спостерігається складний характер впливу виду матеріалу друкарської форми, тампонів, розмірів друкуючих елементів на їх спотворення.

Рис. 3. Вплив виду друкарської форми (а – фотополімерна водорозчинна, б – металева), лініатури растра та твердості тампона (1 – 2 од. Ш,

2 – 4 од. Ш, 3 – 6 од. Ш) на відносне спотворення друкуючих елементів

Встановлено, що при використанні ФДФ найменші спотворення можна одержати при друкуванні більш твердими тампонами, а вплив лініатури растра проявляється в екстремальних значеннях спотворень в області 40 – 80 лін/см зі зменшенням спотворень високих лініатур. Спотворення елементів на відбитках, отриманих з МДФ, перевищують спотворення на відбитках з ФДФ (рис. 3). Це можна пояснити (за концепціями проф. Я.І. Чехмана та проф. А.І. Петрука) різницею деформаційних властивостей ФДФ і МДФ.

У результаті вивчення зміни розмірів елементів ФДФ і МДФ при їх зношуванні тертям встановлено, що металеві форми для тампонного друку здатні витримувати 10000 – 12000 циклів тертя, тобто в 40 – 50 разів більш зносостійкі, ніж фотополімерні. Ці особливості зношування МДФ і ФДФ пояснено на основі ґрунтовних теоретичних і практичних досліджень О.М.Величко, Е.Т. Лазаренко, Р.І. Мервінського та О.Ф. Розума.

Економічні розрахунки показали, що оптимізація технології формних процесів дозволяє зменшити трудомісткість виготовлення спирто- та водорозчинних ФДФ і МДФ, скоротити витрати на оплату праці й електроенергії при забезпеченні потрібної якості форм і відбитків. Встановлено також скорочення витрат на матеріали, електроенергію, оплату праці і т. ін. при уживанні фотополімерних форм порівняно з металевими для чотирифарбового друку накладом 10 тис. примірників, а також більшу доцільність використання металевих друкарських форм для чотирифарбового друку накладом 100 тис. примірників, що забезпечує зниження собівартості, трудомісткості та матеріалоємкості цих формних процесів.

Розробка рекомендацій щодо проектування копіювальної рами здійснена на основі результатів моделювання та оптимізаії впливу умов експонування фотополімеризаційноздатних та попередньоочутливлених металевих пластин на відтворення зображення в ланцюгу „фотоформа – друкарська форма”, аналізу результатів анкетування поліграфічних підприємств, які використовують тамподрук, та аналізу сучасних конструкцій копіювальних установок і включає такі вимоги до нової конструкції як подвійне вакуумування копіювальної порожнини, використання випромінювачів з відбивачем та фотоелектричного дозатора випромінювання.

Порівняльна оцінка такої установки з існуючим аналогом показала, що застосування цих рекомендацій дозволить отримати надійний контакт формних пластин та фотоформи, рівномірне опромінення контактуючих поверхонь і високу точність контролю експозиції.

Розробка рекомендацій щодо проектування малоформатного процесора для виготовлення та додаткової обробки друкарських форм тамподруку також здійснена на основі проведених нами технологічних досліджень, аналізу анкетування поліграфічних підприємств тамподруку та літературних відомостей. Пропонується здійснювати в потоці такі технологічні операції як вимивання пробільних елементів копії гідромеханічним способом, промивання форми водою, сушіння гарячим повітрям та додаткове експонування.

Порівняльний аналіз існуючого попроцесного устаткування та такого малоформатного процесора виявляє скорочення витрат часу на переміщення фотополімерних форм, надійніше, ніж у існуючому щітковому способі, вимивання комірок друкуючих елементів, точніше дотримання рекомендованих результатів оптимізації технологічних режимів, що сумарно сприятиме як прискоренню виготовлення друкарських форм, так і покращенню їх якості.

У Додатках вміщено зразок анкети для опитування підприємств тамподруку, технологічні інструкції на процеси виготовлення друкарських форм та друкування з них способом тамподруку (стосовно використання металевих друкарських форм Granoprint, фотополімерних спитровимивних Magnet Raster і водовимивних Aqua Nylo), акти виробничих випробувань рекомендацій щодо оптимізації формних процесів тамподруку, акти про використання роботи у навчальному процесі Інституту поліграфії Варшавської політехніки та Української академії друкарства, а також вихідні вимоги до створення нових конструкцій копіювальної установки і малоформатного процесора для виготовлення і додаткової обробки друкарських форм тамподруку.

Загальні висновки

У дисертаційній роботі розв’язано наукову задачу удосконалення формних процесів тамподруку шляхом їх дослідження, моделювання та оптимізації з розробкою вимог до створення нового формного устаткування й отримано наступні результати:

1. Проведено аналіз стану, проблем і перспектив розвитку тамподруку, наукових досліджень цього способу, запропоновано класифікації матеріалів, технологій і устаткування, здійснено аналіз результатів анкетування підприємств, що використовують тамподрук, розроблено блок-схеми формних та друкарських процесів, що сумарно дозволило сформулювати наукову проблему, визначити мету, завдання та об’єкт дослідження.

2. Вперше встановлено закономірності впливу технологічних факторів виготов-
лення фотополімерних друкарських форм для тамподруку, у тому числі типу фотополімеризаційноздатної пластини, лініатури растра, відносної площі растрових елементів, часу експонування і проявлення, на графічні спотворення й глибину друкуючих елементів, оцінено вклад факторів технологічних процесів на машинні режими, який пояснено на підставі уявлень про фотохімічні та фізико-хімічні явища формування елементів цих форм.

3. Проведена оцінка і аналіз закономірностей впливу технологічних факторів виготовлення металевих друкарських форм для тамподруку, у тому числі лініатури растра та відносної площі растрових елементів, на графічні спотворення і глибину друкуючих елементів, спираючись на уявлення про фізико-хімічні явища формування цих елементів.

4. Розроблено матриці планування багатофакторних експериментів, внаслідок реалізації яких отримано моделі технологічних процесів, що після перевірки за критеріями Кохрена, Фішера, Стьюдента і з використанням методів крутого сходження використано для оптимізації машинних технологічних режимів виготовлення фотополімерних і металевих друкарських форм, в результаті чого досягнуто скорочення часу виготовлення металевих (до 87%) і фотополімерних (до 66%) форм при забезпеченні потрібної якості.

5. Встановлено закономірності впливу типу друкарських форм на їх зносостійкість, а матеріалів друкарських форм, лініатури растра, твердості тампонів і типу фарби на спотворення елементів зображення на відбитках, різниця яких для металевих та фотополімерних друкарських форм пояснена особливостями взаємодії тампонів різної твердості з формами, які відрізняються деформаційними властивостями, що використано для розроблення практичних рекомендацій.

6. Вперше розроблені науково-обгрунтовані рекомендації по забезпеченню машинного технологічного процесу для створення нового формного устаткування.

7. На основі випробувань запропонованих здобувачем рекомендацій у виробничих умовах визначені сфери використання металевих і фотополімерних друкарських форм та розроблено технологічні інструкції на процеси виготовлення друкарських форм та друкування з них способом тамподруку (стосовно використання металевих друкарських форм Granoprint, фотополімерних спиртовимивних Magnet Raster і водовимивних Aqua Nylo).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

Здобувач брала участь у проведенні експериментів, опрацюванні й аналізі отриманих результатів.

4.

Здобувач зробила аналіз літературних джерел з питань виготовлення етикетки.

5.

Дисертантом проведено досліди з виявлення впливу форми та твердості тампонів на відтворення зображення на відбитку при друкуванні.

6.

Здобувач брала участь у проведенні експериментів, математичному опрацюванні отриманих даних та обговоренні результатів.

7.

Автором роботи виявлено вплив виду матеріалу, задруковуваного способом тамподруку, на якість відтворюваного зображення.

8.

Дисертантом проведено серію експериментів та математичну обробку результатів досліджень.

9.

Проведено експериментальні дослідження, у співавторстві з керівником створено математичну модель процесу виготовлення фотополімерних друкарських форм для тамподруку і підтверджено її адекватність, сформульовано висновки.

10.

Здобувачем проведено порівняльний аналіз технологій виготовлення друкарських форм для тамподруку.

11.

Дисертанту належать математичне опрацювання результатів досліджень і перевірка їх достовірності.

12.

У співавторстві з керівником проаналізовано літературні джерела про асортимент фарб для тамподруку, подано практичні рекомендації щодо застосування певного виду фарб відповідно до матеріалу паковань.

13.

Здійснено порівняльний аналіз дослідженої зносостійкості металевих та фотополімерних форм тамподруку.

14.

Створено класифікацію формних матеріалів для тамподруку, матеріалів для задруковування, тампонів, фарб і тамподрукарського устаткування.

15.

16.

17. Рудник Л.В., Матюніна О.В. Етикетка: технології та матеріали // Тези доп. І наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2001. – С. 71.

18. Рудник Л.В. Технология флексографской этикетки: анализ состояния и перспектив развития // Матер. Междунар. науч.-техн. конф. – Омск, 2001. – С.161.

19. Лазаренко Э.Т., Мудрак Е., Рудник Л.В. Тампопечать: состояние, проблемы перспективы // Матер. науч.-техн. конф. – Минск, 2001. – С. 79 – 80.

20. Мудрак Е., Рудник Л. Тамподрук // Друкуймо. – 2001. – №10. – С.10 – 11.

21. Демянишин Д., Прокіп І., Рудник Л. Бази даних з тамподруку: матеріали, технології, устаткування // Доп. ІІ наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2002. – С.27.

22. Лазаренко Э.Т., Рудник Л.В., Мудрак Е. Фотополимеризующиеся материалы на основе олигокарбонатметакрилатов и технология изготовления из них печатных форм для тампопечати // Тезисы докл. VIII междунар. конф. „Олигомеры – 2002”. – Москва – Черноголовка, 2002. – С. 264.

23.Лазаренко Э.Т., Мудрак Е., Рудник Л.В., Прокип И.С. Влияние технологических режимов формных и печатных процессов на качество оттисков глубокой офсетной печати // Проблемы современной полиграфии: Матер. І заочн. междун. науч. конф. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. – С. 57 – 60.

24. Войтенко С., Рудник Л., Циманек Я. Аналіз стану і перспектив розвитку технологій виготовлення та використання етикетки // Доп. ІІІ наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2003. – С.32 – 34.

25. Горбач А., Рудник Л. Аналіз факторів, що впливають на тиражостійкість друкарських форм тамподруку // Доп. ІІІ наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2003. – С.12 – 13.

26. Рудник Л. Вплив технологічного процесу травлення металевих друкарських форм для тамподруку на їх якість // Доп. ІІІ наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2003. – С.16 – 17.

27. Рудник Л., Микитів Н. Техніко-економічна ефективність оптимізації формних процесів тамподруку // Доп. IV наук.-техн. конф. студентів і аспірантів „Друкарство молоде”. – К., 2004. – С.45 – 47.

Рудник Л.В. Удосконалення формних процесів тамподруку. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01 – машини і процеси поліграфічного виробництва. – Українська академія друкарства, Львів, 2004.

Робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі – удосконаленню формних процесів тамподруку. На основі досліджень встановлено закономірності впливу технологічних факторів виготовлення фотополімерних друкарських форм (розмірів і частоти елементів фотоформи, часу експонування пластин та вимивання копій) і металевих форм (часу експонування й травлення копій) для тамподруку на графічні спотворення й глибину друкуючих елементів. На підставі принципів математичного планування експерименту здійснено дослідження і моделювання цих технологічних процесів з отриманням регресійних рівнянь, які після перевірки використано за методом крутого сходження для отримання оптимальних значень факторів.

Порівняння запропонованих технологічних режимів з рекомендаціями фірм, які виробляють формні матеріали для виготовлення металевих і фотополімерних друкарських форм, виявило прискорення формних процесів тамподруку внаслідок їх моделювання та оптимізації.

Визначено закономірності впливу таких факторів друкарського процесу, як вид формного матеріалу і фарби, твердість тампона та лініатура растра на спотворення друкарських елементів металевих і фотополімерних форм.

Здійснено порівняння зносостійкості металевих і фотополімерних друкарських форм тамподруку, на основі чого запропоновано рекомендації щодо сфер їх використання.

На підставі проведеної на поліграфічних підприємствах апробації і техніко-економічного аналізу оптимізованих процесів виготовлення та експлуатації металевих і фотополімерних форм тамподруку розроблено технологічну інструкцію щодо їх практичного використання та вихідні вимоги до створення нових конструкцій копіювальної установки і малоформатного процесора для виготовлення і додаткової обробки друкарських форм тамподруку.

Ключові слова: тамподрук, фотополімерні друкарські форми, металеві друкарські форми, тампон, спотворення друкарських елементів, глибина друкарських елементів, зносостійкість друкарських форм.

Рудник Л.В. Усовершенствование формных процессов тампопечати. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01. – машины и процессы полиграфического производства. – Украинская академия печати, Львов, 2004.

Работа посвящена решению актуальной научной задачи – усовершенствованию формных процессов тампопечати.

Соискателем проанализированы современное состояние и перспективы развития тампопечати в мире и Украине в частности. Предложены классификации тампопечатного оборудования, формных материалов, тампонов, красок и запечатываемых материалов.

Анализ научных исследований, проведенного анкетирования польских предприятий и практических разработок в области тампопечати показал, что появление новых материалов и технологий требует разработки научно обоснованных оптимизированных технологий.

Для изучения формных процессов тампопечати использованы современное формное и печатное оборудование, формные материалы, тампоны и краски, которые используются на предприятиях Польши и Украины, применены математические методы аппроксимации результатов исследования, моделирования и оптимизации технологических процессов и компьютерные программы Mathcad 2000, Excel и Statistica.

Проведенные исследования дали возможность определить закономер-
ности влияния технологических факторов изготовления фотополимерных печатных форм (размеров и частоты элементов фотоформы, времени экспонирования пластин и вымывания копий) и металлических форм (времени экспонирования и травления копий) для тампопечати на графические искажения и глубину печатных елементов. Выявлены особенности влияния этих факторов, которые объясняются условиями образования профиля элементов фотополимерных печатных форм, создающихся в результате поглощения, отражения и рассеивания фотоактинического излучения, а также условиями углубления элементов металлических печатных форм (концентрация травящих растворов, температура и время их действия). Осуществлены математическое описание полученных графических зависимостей и корреляционный анализ, математическое планирование экспериментов для изучения влияния названных факторов на параметры печатных форм, а после их выполнения – моделирование и оптимизация (на основе принципа крутого восхождения) этих процессов.

Выявлено влияние типа формного материала, краски, твердости тампона, линиатуры растра и вида запечатываемого материала на качество оттисков. Установлено, что при использовании фотополимерных печатных форм наименьшие искажения причиняют твердые тампоны, а влияние линиатуры проявляется в экстремальных значениях искажений с их уменьшением в областях высоких линиатур. Установлено также, что большие искажения имеются на оттисках, полученных с металлических форм, чем с фотополимерных. Это вызвано тем, что при применении последних (с наличием упруго-эластических деформаций) площадь контакта может изменяться в меньшей мере.

Исследована износостойкость фотополимерных и металлических печатных форм, в результате чего установлено, что она выше в 40 – 50 раз для металлических форм.

На основании экспериментов и производственных испытаний осуществлен технико-экономический анализ формных процессов тампопечати, проверены рекомендации относительно практического использования металлических и фотополимерных печатных форм, разработаны технологические инструкции на процессы изготовления печатных форм и печатания с них способом тампопечати (применительно к металлическим печатным формам Granoprint, фотополимерним спитрорастворимым Magnet Raster и водорастворимым Aqua Nylo) и исходные требования для создания новых конструкций копировальной установки и малоформатного процессора для изготовления и дополнительной обработки печатных форм тампопечати.

Ключевые слова: тампопечать, фотополимерные печатные формы, металлические печатные формы, тампон, искажение печатных элементов, глубина печатных элементов, износостойкость печатных