Химические и физико-химические основы

Сущность явлений при тиснении полиграфической фольгой

Деформации растяжения, сдвига и сжатия материалов в процессе тиснения полигра фической фольгой аналогичны деформациям крышки при блинтовом тиснении, но техно логически необходимое давление и величина полной и остаточной деформации материалов крышки примерно в два раза меньше, чем при блинтовом тиснении. Процесс перехода красочного слоя фольги с подложки и его закрепления на поверхности материала переплетной крышки заключается в следующем. За время возрастания и спада деформации при контакте с горячим штампом успевают прогреться только фольга и верхние слои переплетной крышки. По данным Г.В.Урядовой [5], при тиснении фольгой температура лицевого слоя покровного материала при температурах штампа от 90 до 150 °С составляет примерно 40-60 °С. Под действием тепла и давления при температуре штампа не менее 85 °С разделительный восковой слой, температура размягчения которого находится в пределах 55- 60 °С, расплавляется и красочный слой отделяется от подложки.

Если лицевой слой переплетной крышки имеет пористую структуру (бумага и картон, крахмально-каолиновое покрытие и открытая ткацкая фактура коленкоров и др.), то адгезионный слой или связующее красочного слоя разогревается до температуры размягчения, переходит в вязкотекучее состояние, вдавливается в поры и капилляры материала крышки, закрепляясь на нем вследствие явлений, рассматриваемых в теории механической и молекулярной адгезии. Если же лицевой слой переплетной крышки имеет непористое термоплавкое покрытие (нитроцеллюлозное и полиамидное покрытия ледеринов и коленкоров марки КВК, поливинилхлоридное покрытие бумвинила и балакрона, полимерные пленки), то покрытие нагревается выше температуры стеклования, но ниже температуры текучести, что обеспечивает прочное закрепление красочного слоя фольги благодаря взаимной диффузии ее расплавленного слоя и покрытия, находящегося в высокоэластическом состоянии. Высокое давление и повышенная температура способствуют сглаживанию фактуры материала переплетной крышки до средней глубины макронеровностей порядка 20 мкм, что обеспечивает плотный контакт красочного слоя фольги, прочное ее закрепление и полную пропечатку оттиска.

Особенности конгревного тиснения

Важной особенностью конгревного тиснения является то, что переплетная крышка на первом этапе процесса деформируется не с лицевой, а с изнаночной стороны под действием вершины матрицы и контурной (блинтовой) поверхности штампа. При этом вся верхняя половина объема крышки, ограниченная контуром штампа испытывает деформацию растяжения, а нижняя - деформацию сжатия, максимальное значение которой может достигать 1, 0-1, 5 %. На втором этапе процесса конгревного тиснения переплетная крышка, изогнутая по форме поверхности изображения, испытывает деформацию сжатия, а по местам отдельных углублений и выступов рисунка – и деформации растяжения и сдвига, в результате чего формируются мелкие детали изображения, закрепляются остаточные деформации материалов крышки, а покровный материал приобретает лоск. Необходимость формирования мелких деталей изображения является, видимо, основной причиной значительного, примерно двукратного, повышения технологически необходимого давления при конгревном тиснении по сравнению с блинтовым тиснением.

Сущность явлений при блинтовом тиснении

В процессе блинтового тиснения все детали переплетной крышки, начиная с декоративного покрытия покровного материала, под плоскостью давящих элементов штампа испытывают деформации сжатия, которые возрастают по мере углубления штампа в переплетную крышку. По мере сжатия крышки покровный материал, клеевая пленка, а затем и верхние слои картона в близлежащей области пробельных элементов начинают испытывать деформации растяжения, так как сам покровный материал склеен по всей поверхности с картоном, а расположенные под давящими элементами участки переплетной крышки из толстого картона утапливаются ими на глубину до 0, 75 мм. Наибольшую деформацию растяжения испытывают покровный материал и его лицевое покрытие и верхние слои картона, а наименьшую - слои картона у внутренней поверхности крышки под давящими элементами штампа. Относительная деформация растяжения, видимо, не превышает 5 % предела удлинения при разрыве по основе тканевых покровных материалов. Так как разрушения ткани покровных материалов не происходит, то это означает, что зона растяжения захватывает область до 15 мм, более чем в 20 раз превышающую величину полной абсолютной деформации сжатия переплетной крышки в момент тиснения. Деформация сжатия материалов переплетной крышки сопровождается уменьшением объема макро- и микропор, сжатием защемленного в них воздуха, сближением и увеличением площади контакта волокон друг с другом, изменением формы всей надмолекулярной

структуры и конформации макромолекул полимеров, а при значительных напряжениях растяжения и сдвига - и нарушением межмолекулярных связей и механической деструкцией отдельных макромолекул. Полная относительная деформация при рекомендуемых для блинтового тиснения давлениях и горячем штампе достигает 20-25 %, и это свидетельствует о том, что общий объем пор под давящими элементами штампа уменьшается примерно вдвое (на 40-50 %). В процессе деформирования в материалах переплетной крышки возникают значительные напряжения. Благодаря этим напряжениям сразу же после снятия нагрузки происходит быстрое и значительное (в зависимости от режимов и технологических факторов тиснения - на 38-55 % величины полной абсолютной деформации) восстановление первоначальной формы - релаксация деформации, сопровождающаяся резким спадом внутренних напряжений.

Мгновенное (со скоростью освобождения от нагрузки) частичное восстановление формы приписывают внутренним силам упругости материалов переплетной крышки, но величина упругой деформации во всех материалах ничтожна (не более 0, 2 % от полной деформации) и в волокнистых капиллярно-пористых телах оно, видимо, в большей мере обязано высокоэластической деформации и упругим свойствам сжатого воздуха, защемленного в макро- и микрокапиллярах, и протекает не за миллионные, а за целые или десятые доли секунды.

Простые расчеты показывают, что в процессе тиснения спад упругой деформации, происходящий со скоростью распространения звука в данной среде, в деформированной до толщины 0, 75-2, 25 мм переплетной крышке, должен происходить за 1-2 мкс, тогда как подъем штампа на эту величину происходит в 105 раз медленнее.

Около 45-62 % величины полной абсолютной деформации переплетной крышки не восстанавливается после снятия нагрузки. Эту часть деформации называют остаточной, и она может быть обусловлена вынужденной высокоэластической деформацией и механической деструкцией надмолекулярной структуры волокнистых полимеров. Пластическая же деформация характерна лишь для процессов сварки и тиснения пластмассовых крышек и для полимерного покрытия переплетных материалов. За пластическую деформацию в материалах на основе целлюлозы часто принимают вынужденную высокоэластическую деформацию, но она существенно отличается от нее, так как при нагревании полимера или выдержке во влажном воздухе полностью исчезает.

Из-за высокой концентрации напряжений на краях и частичного разрушения структуры картона при сдвиговых деформациях под линией контура давящего элемента штампа остаточная деформация получается максимальной по краям и минимальной в геометрическом центре изображения, поверхность изображения становится несколько выпуклой. В момент тиснения штамп передает переплетной крышке кондуктивным способом некоторое количество теплоты. За короткое время контакта штампа с переплетной крышкой (за 0, 24 с на полуавтоматических прессах и примерно за 0, 1 с на автоматах, работающих соответственно со скоростью 25 и 70 цикл/мин) успевают прогреться только поверхностные слои переплетной крышки, но и это обеспечивает значительное повышение степени лоска лицевой поверхности покровного материала, резко изменяет характер релаксации.

Если тиснение производилось слабо нагретым штампом (с температурой < 80 °С), то при снятии нагрузки после мгновенного восстановления около 50 % деформации происходит медленное восстановление еще около 8-30 % деформации, полученной при тиснении, причем в первые 10-12 мин восстанавливается примерно 95 % этой величины, а в последующие 1-2 ч — остальные 5 %. При температуре штампа 80 °С и более после снятия нагрузки и мгновенного восстановления 30-45 % полученной при тиснении деформации дальнейшего роста обратимой деформации (при погрешности измерения 0, 01 мм) не наблюдается (рисунок 1.30).

1 – при температуре 20 °С; 2 – при температуре штампа 120 °С.

Рисунок 1.30 – Зависимость остаточной деформации от времени

после снятия нагрузки:

Это говорит о том, что в материалах крышки установилось новое равновесное состояние, а внутренние напряжения или отсутствуют или настолько малы, что не могут себя проявить [1].

С повышением температуры штампа остаточная деформация возрастает, а обратимая деформация уменьшается, причем их зависимости от температуры имеют линейный характер (рисунок 1.31).

1 – полной; 2 – остаточной; 3 – обратимой (при тиснении

на гидравлическом прессе).

Рисунок 2.31 – Зависимость деформации от температуры штампа

Технологические основы

Технология тиснение фольгой имеет следующие особенности:

а) оно является сухим способом печати с применением фольги для тиснения в рулонной форме;

б) оно не требует предварительной или заключительной обработки материалов, как, например, нанесения праймера или сушки, как это необходимо при использовании других способов;

в) печатное изображение может изготавливаться как тиснением в одной плоскости, так и с одновременным изменением формы для получения рельефа, или может осуществляться с осязаемыми структурированными деталями;

г) при применении для тиснения специальных видов фольг (дифракционных или голографических) могут быть получены полиграфические эффекты такого качества, которое невозможно получить другими способами печати;

д) печатная форма состоит из так называемых штампов для тиснения общей толщиной 7 мм (способ высокой печати). Перенос фольги является физическим процессом. Слои фольги, несущие оптическую нагрузку при помощи специального косвенно нагреваемого и имеющего постоянную температуру штампа, переносятся на запечатываемый материал.

Во время процесса переноса приподнятые или выбранные участки штампа вступают в контакт с фольгой. На этих участках слои фольги, несущие оптическую нагрузку, отделяются от носителя и посредством температуры штампа и необходимого давления прижима одновременно с клеевым слоем фиксируются на запечатываемом материале. Слои, переносимые на печатный материал, называют также трансферными слоями [1].

Параметры процесса тиснения фольгой

При любом варианте технологии тиснения фольгой используются три рабочие величины:

1) точно регулируемая рабочая температура, значение которой зависит от запечатываемого материала, применяемых типов фольги для тиснения и выбранной рабочей скорости;

2) переменно устанавливаемое рабочее давление, при котором выполняется контакт между штампом для тиснения, фольгой для тиснения и запечатываемым материалом;

3) достаточное контактное время, в течение которого установленная рабочая температура и давление прижима действуют на фольгу для тиснения и печатный материал (достаточное для осуществления оптимального фиксирования печатного изображения при частичном отделении слоев фольги от носителя).

Правильная установка параметров процесса зависит:

1) от применяемого оборудования;

2) подготовки поверхности штампа, что касается как размеров сюжетов, так и использования поверхностей (плоская, структурная, рельефная);

3) типа фольги для тиснения;

4) вида запечатываемого материала.

Влияние значений параметров на процесс тиснения

Для тиснения фольгой такие параметры воздействия на процесс, как температура, давление прижима и контактное время, находятся во взаимодействии между собой, причем итоговая составляющая этих рабочих параметров должна давать необходимую для иснения фольгой константу. Все параметры процесса имеют наивысшее или наименьшее значение. Слишком большое или слишком малое рабочее значение одного параметра в определенной степени можно компенсировать, повышая или понижая при этом величину других параметров. Так, для достижения высокой производственной скорости можно ограничить время контакта до значения минимума, если одновременно повысить рабочую температуру и давление прижима [1].

Влияние температуры

Температура тиснения в ходе процесса переноса влияет на два фактора:

1) разделительный слой, связывающий оптические слои с фольгойносителем, плавится или испаряется. При этом оптические слои отделяются от фольги-носителя, для чего температура должна быть выше точки плавления разделительного слоя;

2) адгезионный слой при достижении заданного уровня температуры активируется и становится клейким, обеспечивая гомогенное и длительное соединение фольги для тиснения с печатным материалом.

Температура в значительной степени зависит от применяемых систем машин и типов фольги для тиснения и варьируется между 80 и 220 °С. Если температура слишком низкая, не будет происходить плавления и активации разделительного и адгезионного слоев или они будут недостаточными. Следствиями этого могут быть низкая прочность полученного оттиска на истирание и пропуски на печатном изображении.

Слишком высокая температура может привести к активации слоев фольги для тиснения на контурах и краях штампов, из-за чего снизится четкость (укрывистость) оттисков.

Слишком высокая температура может привести и к повреждению лакового слоя, что в результате ведет к образованию своеобразных пятен (размывов) на оттиске [1].

Влияние контактного времени

Контактное время влияет на способность к сцеплению (адгезии) и на четкость границ (укрывистость) печатного изображения и непосредственно связано с температурой. Высокая температура сокращает контактное время. В значимой степени контактное время определяется применяемыми системами машин. Для повышения производительности стараются это время уменьшить.

Однако возможность минимизации контактного времени ограничивают специфические свойства печатного материала (сорт, предварительная запечатка, каширование) и точное соответствие клеевого слоя фольги структуре данного материала [1].

Влияние давления прижима

Давление прижима должно обеспечить равномерное сцепление фольги для тиснения с печатным материалом. Шероховатая поверхность печатного материала должна быть расправлена для получения достаточно устойчивого к сцарапыванию соединения слоев фольги для тиснения с печатным материалом. Если давление прижима слишком высокое, то следствием этого может быть глубокое тиснение или слишком сильное продавливание печатного материала. Слишком сильное давление прижима ведет и к снижению глянца металлизированных и других лаковых фольг. При низком давлении прижима фольге для тиснения не будет обеспечено получения стойкого к сцарапыванию и другим механическим воздействиям соединения с печатным материалом. На запечатанном материале могут появиться пропуски печатного изображения. Слишком низкое давление до определенной степени может быть уравновешено более длительным временем контакта и более высокими температурами в сочетании с подходящими для этого типами фольги [1].

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒