Лако-красочные материалы — производство

Розкочувальна група має забезпечити рівномірну товщину фар­би. Група традиційно складається з циліндричних металевих та ела­стичних поверхонь. Перші мають примусовий привід, синхронізо­ваний з обертанням ФЦ, і називаються фарбовими циліндрами, а другі обертаються фрикційно і називаються валиками. У деяких кон­струкціях застосовують вагові циліндри для притиснення валиків і додаткового розкочування фарби. Розкочувальна група має якісно працювати у великому діапазоні швидкостей, але з малою інер — ційністю.

Фарба при розкочуванні підлягає знакозмінним деформаціям, що приводить до руйнування її тиксотропної структури і стабілі­зації реологічних властивостей. Цей процес є досить складним і пов’язаний зі швидкістю та напрямком деформації, властивостями фарби, геометричними і фізико-хімічними характеристиками по­верхонь та шару фарби тощо. Процес супроводжується кавітацією, зміною температурних, електричних полів. Негативною складовою розкочування є порошіння фарби — утворення краплинок фарби у повітрі навколо ФА.

Для поліпшення роботи розкочувальної групи і полегшення об­слуговування до її складу вводять додатковий пристрій — змиваль­ний, термостатуючий осаджувач фарбового пилу або відсмоктувач забрудненого повітря.

Тривалий час вважалося, шо збільшення кількості елементів розкочувальної групи позитивно впливає на експлуатаційні харак­теристики друкарських машин. У результаті розрахунків математич­них моделей різних варіантів ФА у сучасних машинах кількість еле­ментів у розкочувальній і живильній групах разом рідко перевищує 16 шт. Це було досягнуто завдяки оптимальному вибору діаметрів, розміщенню контактних зон, фізнко-хімічних властивостям повер­хонь. Доведено, що введення розкочувального циліндра великого діаметра в середину схеми поліпшує рівномірність нанесення фар­би. Припускають, що такий циліндр є акумулятором фарби.

Для вирівнювання фарбового рельєфу, який виникає на ДЕф розкочувальної групи через вибіркову подачу фарби на них і дефек­ти на деформації прогину валиків, розкочувальним циліндром на­дається осьовий зворотно-поступальний рух. Однак таке розко­чування ускладнює попереднє регулювання валиків. Осьове роз­кочування можна вмикати лише після заповнення ФА фарбою. Осьове розкочування є ефективним при друкуванні фону та тоно­вих ілюстрацій і практично не впливає на якість друку текстової продукції.

У стадії розкочування фарба потрапляє в складніші умови, ніж у стадії подачі зі скриньки. Розкочувальні групи складаються з ела­стичних розкочувальних валиків і жорстких розкочувальних ци­

Ліндрів, а також із механізмів приводу обертання та осьового пе­реміщення розкочувальних циліндрів. Є також механізми регулю­вання притиснення валиків до циліндрів. І валики, і циліндри по­винні мати гладкі олеофільні поверхні.

У фарборозкочувальній системі фарба знаходиться у вигляді тонкого шару, який послідовно розщеплюється в контактних зонах (парах валик—циліндр) під дією досить високих напружень і швид­костей зсуву. Одночасно шар фарби зазнає осьового розкочування, у ході якого також розвиваються значні зусилля. Значення градієн­тів швидкості тільки з урахуванням осьового розкочування в режи­мі чистого зсуву можуть досягати 3 -103… 104 с’1. Зусилля, що діють на фарбу, бувають короткочасними, періодичними та знакозмінни — ми. Зусилля зсуву в розкочувальній системі дають на фарбу періо­дично — тільки в момент, коли дана ділянка фарбового шару по­трапляє в зону контакту (ЗК) між валиком і циліндром.

Тривалість дії зусиль залежить від конструктивних особливо­стей розкочувальної групи та швидкості машини і з деякими відхи­леннями в той чи інший бік не перевищує 10_3 с. Знакозмінний ха­рактер зусиль проявляється в почерговому стисненні та розтягу­ванні фарбового шару відповідно при вході в ЗК та виході з неї. При розгляді поведінки фарби в розкочувальній групі ФА важливо враховувати, що розщеплення фарби здійснюється в нежорсткій контактній зоні, утвореній еластичним валиком і недеформованим металевим циліндром.

Механіка жорсткої контактної пари досить складна. Фарба, знаходячись в розкочувальній системі, має неперервно передавати­ся з одного елемента цієї системи на інший, добре змочуючи при цьому поверхні валиків та циліндрів, що контактують, і досить міц­но утримуватися на них.

Ураховуючи високі градієнти швидкості, короткочасність дії на фарбу зусилля зсуву і досить малу тривалість її «відпочинку» між двома послідовними циклами навантаження, за час якого істотного відновлення структури фарби найімовірніше не відбувається, мож­на припустити, що початкова міцність структури фарби не вплива­тиме на її поведінку під час розкочування, а основним реологічним параметром, який визначає поведінку фарби в цих умовах, є міні­мальна в’язкість гранично зруйнованої структури

Разом з тим особливості функціонування розкочувальної групи ФА машин офсетного друку цими загальними положеннями не об­межуються. Послідовному розщепленню шару фарби під час його розкочування сприяють фізгасо-механічні та реологічні явища, які визначають механізм взаємодії фарби з носійними її поверхнями, характер розриву шару в кожній контактній зоні і, як наслідок, тех­нологічну ефективність фарборозподільної системи в цілому.

Еластичні валики ФА обертаються під дією сил тертя, що ви­никають між ними та металевими циліндрами, які мають примусо­вий привід.

Неминуча в цих умовах деформація еластичної оболонки вали­ка, яка залежить від стискуваності покриття і геометричних пара­метрів валика та циліндра, завжди веде за собою проковзування контактуючих поверхонь, що зумовлено зміною лінійних швидкос­тей їх переміщення. В сукупності ці обставини спричинюють ви­никнення зсувних деформацій шару фарби по колу валиків і циліндрів. Однак цим справа не обмежується.

У високому й офсетному друці фарба накочується тільки на ДЕф, у зв’язку з чим на НВ залишається фарбовий шар, який має «зрізаний профіль» з чергуванням різних за висотою фарбових кілець (або рифлів) смуг спіралей чи утворень іншої форми (рис. 2.11). Якщо цей профіль не вирівнювати, то умови накочування фарби на ДФ різко погіршуються, оскільки нерівності фарбового шару на НВ будуть поширюватися иа валики та циліндри розкочу­вальної системи.

Таким чином, фарба, надходячи в розкочувальну систему у ви­гляді концентрованих порцій або потоків (див. рис. 2.11), утворює або рельєфні смуги (а — поперечні, б — поздовжні, в — спіральні), або рельєфні ділянки (г). Тому всім або деяким розкочувальним циліндрам (двом—шести) ФА дукторного типу поряд з обертанням надається зворотно-поступальне осьове переміщення, яке зумов­лює розкочування (або розтирання) фарби. Осьове розкочування сприяє розрівнюванню рельєфу фарби і більш рівномірному нане­сенню її на ДФ. При цьому площа розкочування і вірогідність не — суміщення потовщень фарбового шару залежать від значення та закону осьового переміщення, а також від геометричних пара­метрів розкочувальних циліндрів. Разом з тим осьове розкочуван­ня забезпечує додаткову дію на фарбу, шо послаблює її опір роз­щепленню.

Осьове переміщення розкочувальних циліндрів здійснюється за допомогою: пари конічних шестерень 2 і З з кривошипним пальнем 1 (рис. 2.12, а); нерухомого кулачка 1, в замкненій гвинтовій різьбі якого встановлено повзун 2 (рис. 2.12, б); кривошипно-кулісного механізму 1 (рнс. 2.12, в) та ін. За період циклу осьового пе­реміщення циліндри здійснюють кілька обертів. Осьове переміщен­ня циліндрів може регулюватися в межах 0…40 мм.

А б

Рис. 2.12. МеханЬми для осьового розкочування фарби

Слід відзначити, що осьове розкочування фарби характери­зується і деякими негативними явищами, до яких належать:

• збільшення деформації еластичних оболонок фарбових ва­ликів;

• підвищення їхньої температури і спрацювання через тертя при знакозмінних навантаженнях, а в ряді випадків й обертання розкочувальних циліндрів;

• ускладнення схеми приводу розкочувальних циліндрів і ви­никнення в працюючій машині небажаних динамічних наванта­жень;

• поява ускладнень при визначенні параметрів попереднього налагодження фарбоподавальної групи, насамперед — у високош — видкісних машинах.

Виявлено, що фарбовий шар на поверхні еластичних валиків і металевих циліндрів складається з двох частин: постійної, яка утри­мується поверхнею валика та циліндра і в поділі шару безпосеред­ньо не бере участі; робочої, в якій здійснюється процес розщеплен­ня фарбового шару. Товщина першої залежить від природи поверх­ні валика або циліндра, її шпаруватості та деформаційних власти­востей, а також від структурно-механічних властивостей фарби. Як правило, товщина цієї частини фарби більша на еластичних і більш розвинених поверхнях та мінімальна на жорстких полірованих ме­талевих розкочувальних циліндрах. Тому доцільно розглядати роз­щеплення саме робочої частини фарбового шару.

Зі

Перенесення фарби між еле­ментами пари, що контактує, зале­жить від тиску в зоні смуги кон­такту. Виявлено, що поділ фарбо­вого шару супроводжується досить різким і несиметричним перепа­дом тиску по ширині контактної зони Ь (рис. 2.13).

При входженні в зону (точка і> на рис 2.13) фарба зазнає дії ти­ску, який швидко зростає, тоді як на виході із зони (точка В) вини­кає вакуум. Швидкий перепад ти­ску протягом дуже короткого часу (соті і навіть тисячні частки секун­ди) зумовлює нерівномірну швидкість деформації окремих ділянок фарбового шару (при високому тиску фарба деформується повільно, при зниженні тиску швидкість деформації її різко зрос­тає). Зусилля зсуву безпосередньо діє на фарбу лише на ділянці мінімальної відстані між поверхнями валика і циліндра, тобт» по­середині контактної зони (точка С), де мінімальною є також тов­щина фарбового шару. В площинах А та Е, які прилягають з обох боків до найвужчої ділянки ЗК і відповідають максимальному та мінімальному значенням тиску, зусилля зсуву дорівнює нулю. Конкретизуючи ці положення, механізм розщеплення фарбового шару між циліндром і валиком можна зобразити у вигляді схеми, показаної на рис. 2.14.

Розглянемо спільно рис. 2.13 і 2.14. В кожній із зон (1…4) фар­бовий шар зазнає дії специфічного комплексу сил, які визначають характер його деформаційної поведінки. Зона 1, що відповідає най — вужчій ділянці смуги контакту (точка С на рис. 2.13),- це область гідродинамічного зсуву. Тиск в її межах нижчий від максимального значення, яке в динамічній нежорсткій смузі контакту завжди зміщується віл центра в напрямку входження пари ваяик-циліндр, що обертаються, в контакт один з одним. Зона 2 — область ка­вітації, де спостерігається явне порушення суцільності фарбового шару через утворення в ньому газоповітряних бульбашок. Певна кількість повітря неодмінно потрапляє у фарбу ще на входженні в смугу контакту (точка О на рис. 2.13), але саме при зменшенні ти­ску (зони 1…4 лежать в цьому інтервалі) формування бульбашок відбувається найінте неявніше. Зона 3 — область утворення та подо­вження фарбових ниток і одночасного розширення газоповітряних бульбашок. Силові фактори, які визначають поведінку фарбового шару в цій області,— дія зусилля розтягу з боку поверхонь валика та циліндра, що розділяються, і зниження тиску. Зона 4 — область остаточного розщеплення фарбових ниток.

Процес розщеплення фарбового шару істотно ускладнюється не тільки нерівномірним розподілом тиску в ЗК, а й неоднорідним захопленням повітря різними її ділянками.

При розкочуванні фарби та її розщепленні між валиками і ци­ліндрами ФА велику роль відіграє липучість фарби, яка характеризує її опір розриву Виявлено, що липкість у даному разі є сумарною функцією сил опору фарби в’язкому зсуву в найвужчій частині сму­ги контакту (7 на рис. 2.14) і в’язкопружному ниткоутворенню в об­ласті виходу фарби із ЗК (3 на рис. 2.14).

Розкочування фарби супроводжується її нагріванням, що істот­но впливає на її реологічні властивості з різким зменшенням в’яз­кості. Зміна в’язкості фарби під впливом температури, у свою чергу, впливає на її липкість.

Сталість температури фарби у ФА і, зокрема, в його розкочу­вальній групі відіграє вирішальну роль також у забезпеченні пра­вильного та стабільного балансу «фарба — ЗР», який має дуже важ­ливе значення у процесі багатофарбового офсетного друку. Все це потребує вжиття низки заходів для зменшення негативної дії тем­пературного ефекту на якість розкочування фарби і, в кінцевому підсумку, на результат друкарського процесу.

До таких заходів належать:

• підбір конструктивних параметрів і добре вивірення взаємно­го розташування валиків та циліндрів для того, щоб ширина смуги контакту була мінімально допустимою;

• вибір для облицювання еластичних валиків матеріалу макси­мально можливої твердості з найменшим коефіцієнтом термічного розширення (коефіпієнт термічного розширення оболонки обгумо — ваних валиків лежить у межах 1,5 25 -10’4 °С’1, що в 5. 10 разів пе­ревищує коефіцієнт теплового розширення металів);

• використання спеціальних терморегулювальних або охолоджу-