Лако-красочные материалы — производство

Схему процесу друкування трафаретним способом у найзагаль — нішому випадку показано на рис. 4.1. Досягається він завдяки про­давлюванню фарби через ситоподібну ДФ на ЗМ з одночасним пе­реміщенням ракеля.

Реалізувати цей процес можна на будь-якій опорній поверхні або столі. Як правило, ДФ розташовують на деякій відстані А, яку ще на­зивають технологічним зазором, від ЗМ. Форма притискується до ЗМ поточково рухомим ракелем, а після його проходження вона завдяки пружності відходить від ЗМ, залишаючи на ньому чіткий відбиток.

Особливість трафаретного друку полягає в тому, що на ЗМ на­носиться значний за товщиною (до 100 мкм) шар фарби. Необхід­ною умовою здобуття якісного відбитка є відривання ДФ від задру — кованої поверхні безпосередньо за друкарським ракелем.

Таким чином, основними елементами, які беруть участь у про­цесі нанесення фарби в трафаретному друці, є ДФ, фарба, ракель й опорна поверхня із ЗМ. ДФ має вигляд попередньо розтягнутої сіт­кової основи з шовку, капрону, нейлону або металу, закріпленої на жорсткій рамі. На сітковій основі тим чи іншим способом (в основ­ному фотомеханічним) формуються друкувальні та пробільні еле­менти. Поверхню ДФ, що несе друкарське зображення, відокрем­лено від формної рами технологічними полями. Формна рама ви­готовляється з дерева, металевих профілів і повинна мати достатню жорсткість та стійкість до дії вологи і розчинників.

Ракель — це інструмент у вигляді бруска (пластини) з гуми, поліуретану або іншого матеріалу, затиснутий в спеціальному раке — летримачі. Робоча поверхня ракеля шліфується з метою здобуття прямолінійної гладкої кромки певного профілю в поперечному пе­рерізі.

Онорною поверхнею в аркушевих машинах трафаретного дру­ку є площина або циліндр. Вона призначена для фіксації ЗМ під час друкування.

Схеми трафаретних ДА найрізноманітніші. Найбільшого поши­рення дістала схема, в якій ракель 4 рухається, а ДФ 2 й опорна по­верхня із ЗМ 6 — нерухомі (див. рис. 4.1). Аркушеві трафаретні дру­карські машини, побудовані за такою схемою, призначені для дру­кування на матеріалах різної жорсткості.

Трафаретні ДА можуть мати іншу схему: ракель 2 нерухомий, а ДФ 1 й опорна поверхня 3 (циліндрична) — рухомі (рис. 4.2).

Варіантом схеми із рухомим опорним циліндром і ДФ є трафа­ретний ДА, в якому аркушеведуча каретка із захоплювачами пе­реміщує аркуш у горизонтальному напрямку, а трафаретна форма рухається по похилій напрямній (рис. 4.3).

Відривання ДФ від ЗМ здійснюється завдяки пружності форми і може бути забезпечене кількома способами. При друкуванні на плоскій поверхні відривання відбитка забезпечується завдяки тех­нологічному зазору між ДФ і задруховуваною поверхнею, який мо­же бути сталим (попередній технологічний зазор, рис. 4.4, а) або змінним (рис. 4.4, б).

Принципова відмінність трафаретного способу друку від інших способів (високого, офсетного, глибокого) полягає в тому, що фар­ба проходить крізь ДЕф і потрапляє безпосередньо на поверхню ЗМ, формуючи зображення.

Кожний ДЕф піп час притиснення її ракелем до ЗМ утворює своєрідну порожнину, обмежену знизу поверхнею ЗМ, а з боків — бічними гранями пробільних ділянок ДФ (рис. 4.5). У процесі дру­кування (рис. 4.6) ракель 1 переміщує по ДФ 2 фарбу 4, яка, про­давлюючись крізь комірки-філь’єри сітки, заповнює цю порожни­ну елемента зображення і входить у контакт із ЗМ 3. Надлишок фарби зрізується робочою кромкою ракеля при проходженні його над ДЕф. Після проходження ракеля нитки сітки 5 ДФ виходять з фарби, що прилипла до ЗМ. Частина фарби при цьому виходить ра­зом із сіткою, а на ЗМ залишається об’ємний фарбовий елемент зо­браження.

Після цього здійснюється остаточне формування фарбового елемента зображення — його розтікання, а також затікання фарби в місця, де знаходилися нитки сітки ДФ.

Таким чином, процес здобуття зображення на відбитку спосо­бом трафаретного друку — це відливання під тиском фарбових еле­ментів зображення на поверхні ЗМ послідовно за ходом перемі-

Рис. 4.5. Елементарна комірка сітки

Щення ракеля. Він складається з чотирьох стадій: утворення порож­нини для відливка; заповнення її фарбою; видаляння ниток сітки ДФ з відлитих на ЗМ фарбових елементів зображення; остаточне формування фарбового елемента зображення до його затвердіння.

Основними факторами, які виливають на якість елемента зоб­раження на відбитку, є: якість порожнини для відливка; ступінь за­повнення її фарбою; незначна адгезія ниток сітки ДФ і фарби для забезпечення утримання на ЗМ максимальної її кількості з одночас­ним зберіганням геометрії елементів зображення; структурно-меха-

Нічні властивості фарби, що визначають її поведінку на всіх стадіях формування зображення. На механізм переходу фарби та якість відбитка впливають параметри і структура ДФ, мікронерівності по­верхонь ДФ та ЗМ, а також тиск ракеля на ДФ.

Розглянемо елементи, які беруть участь у процесі переходу фарби при трафаретному способі друку.

Друкарська форма. У трафаретній ДФ сітка є основою для за­кріплення копіювального шару, шо утворює після проявлення про­більні ділянки форми. На ДЕф здатність сітки пропускати через се­бе фарбу визначають комірки-філь’єри. Від властивостей сітки за­лежать в основному графічна точність відтворення зображення і товщина фарбового шару на ЗМ.

Вимоги до сітки ДФ досить високі:

• вона має бути міцною та еластичною, щоб не рватися в про­цесі друкування пщ тиском ракеля, і водночас щільно облягати не­великі нерівності на поверхні ЗМ чи виробу;

• вона не повинна розтягуватися під тиском ракеля, щоб не спотворювати розміри зображення;

• її пружність має забезпечувати повернення в початкове поло­ження після зняття тиску ракеля;

• її матеріал має бута стійким до релаксації напружень, щоб максимально довго зберігати пружність;

• її матеріал не повинен набрякати у воді й органічних розчин­никах, що містяться у фарбах, проявниках або мийних розчинах;

• вона має добре пропускати крізь себе фарбу і добре від неї очищатися;

• її асортимент має передбачати наявність вибору сіток з різни­ми кількістю та діаметром ниток, щоб можна було забезпечити ба­жану пропускну здатність, графічну точність і товщину фарбового шару на відбитку.

Сьогодні сітки ДФ виготовляють переважно із синтетичних ма­теріалів — поліамідних та поліефірних монониток. Поліамідні во­локна відомі під різними назвами: капрон, перлон, силон, нейлон. Поліефірні (поліетилентерефталатні) волокна виготовляються із складних поліефірів — високомолекулярних речовин. Вони відомі під назвою лавсану.

У деяких випадках застосовуються металеві сітки ДФ, які виго­товляють з хромонікелевої сталі, фосфористої бронзи або лагуні. Стальні сітки, що мають велику міцність та пружність, використо­вують тоді, коли потрібна велика точність розмірів зображення, на­приклад у радіо — й електронній промисловості.

Кращі якості синтетичних і металевих сіток ДФ суміщені в роз­роблених останнім часом металізованих нитках, в яких синтетичну (поліефірну) основу покрито тонким шаром (кілька мікрометрів) металу.

Асортимент сіток ДФ надзвичайно широкий. Наприклад, фір­ма «SST Thal» (Швейцарія) випускає близько 120 різних поліамід­них, 130 поліефірних і трохи менше металізованих сіток завширшки від 100 до 370 см.

Серед сіток, які виготовляються з ниток різної товщини, виді­ляються легка (тонка, серія S), середня (М), важка (Т), дуже важка (HD). Характеризуються вони кількістю N ниток на 1 см (від 2 до 200) та їхнім діаметром d. Кількість ниток N ще називають номе­ром (для сіток з натуральних і синтетичних волокон). Наприклад, сітка M00 означає, що в 1 см погонної довжини сітки є 100 ниток. Параметри N та d пов’язані між собою і визначають всі інші функ­ціональні параметри сітки. Так, обернене значення номеру (1/АО — це крок сітки, см. Величина (1 /N — d) ~ розмір комірки LK сітки. Параметр т визначається добутком ffS.

Вибір сітки ДФ залежить від багатьох факторів. Передусім це характер відтворюваного зображення: растроване чи штрихове, з тонкими чи товстими лініями, плашка тощо. Якщо відтворюване зображення растроване, то слід вибирати сітку найвищих номерів (M40…,/V200), яка дає змогу відтворювати дрібні елементи. Зобра­ження, що містить штрихові елементи завширшки 80… 150 мкм, мож­на з успіхом друкувати на сітках M00..jvi40 Для друкування біль­ших деталей або плашки можна використовувати сітки N50…Ю0.

Наступний фактор — товщина шафу фарби, яка наноситься. Звичайну продукцію слід друкувати тонким шаром фарби, що дасть змогу: чіткіше відтворити дрібні деталі, тобто підвищити якість від­битка; зекономити фарбу; прискорити висихання відбитка; зменши­ти забруднення довкілля розчинниками, які випаровуються. Тон­ший фарбовий шар дасть змогу забезпечити також кращий синтез кольорів у класичному растровому друці. Для цього використову­ють щільніші сітки (S чи М) або каландровані.

Якщо виникає потреба друкувати товстішим шаром фарби, то слід вибирати сітку низьких номерів з товстими нитками (Т або HD). Для друкування на матеріалах, які мають великі мікронерівності поверхні (грубі сорти паперу, тканини тощо), а також невелику ма — кронерівність (складки, опуклість тощо), краще вибирати поліамід­ні сітки, які еластичніші й забезпечують краще прилягання до по­верхні виробу та проникнення в нерівності матеріалу.

Для виробів з гладкою поверхнею краще використовувати полі — ефірні сітки, які рекомендуються також для друкування растрової та широкоформатної продукції. Вони мають великий модуль пруж­ності, що забезпечує краще відривне зусилля. Це, у свою чергу, дає змогу розташовувати сітку з меншим технологічним зазором між ДФ і ЗМ, що сприяє точнішому відтворенню розмірів та якості відбитка.

Для друкування високоточної продукції застосовуються металі­зовані або металеві сітки ДФ.

Задруковувані матеріали. Трафаретним способом друкують на різноманітних матеріалах: папері, картоні, плівках, тканинах, склі, кераміці, пластмасі, дереві, металах тощо. Всі ці матеріали різнять­ся твердістю, шорсткістю та нерівністю поверхонь, змочуваністю і здатністю всмоктувати фарбу, проте завдяки специфіці трафаретно­го способу (фарба при друкуванні ніби накладається на ЗМ) забез­печується якість відбитка.

За наявності великих мікронерівностей на поверхні ЗМ форма не має щільного контакту з ним. Тому вздовж контурів друкуваль — ного елемента відбитка (ДЕ„) можливі смуги, які спотворюють еле­менти зображення на відбитку.

При друкуванні високоточної продукції слід також ураховувати волого-температурні умови, невідповідність яких може зумовити деформацію ЗМ.

Друкарська фарба. Трафаретна друкарська фарба має змочувати поверхні ДФ, ракеля, ЗМ і прилипати до них. При цьому фарба по­винна мати такі властивості:

• легко і рівномірно розподілятися ракелем по ДФ та продав­люватися крізь комірки сітки, не проходячи вільно через них;

• рівномірно розтікатися на відбитку, заповнюючи нерівності ЗМ та місця витягнутих волокон сітки і водночас не спотворюючи елементів зображення;

• не тягнутися в зоні поділу фарбового шару при відведенні ДФ від ЗМ;

• швидко висихати та міцно закріплюватися на відбитку, але не засихати на сітці і легко змиватися з неї розчинником;

• добре перетиратися (не більш як 10 мкм за клином), щоб при проходженні крізь комірки сітки не забивати їх.

Вітчизняні трафаретні фарби виготовляються для друкування на найрізноманітніших матеріалах (табл. 4). Відповідно до нової си­стеми позначень вони мають індекс СТЗ (С — для спеціальних видів друку, Т — трафаретні).

Крім цих фарб, в УкрНДІСВД розроблено спеціальні фарби вузь­кого призначення:

• нітроцелюлозні — для друкованих плат;

• прозорі нітроцелюлозні — для друкування вітражів на триаце — татцелюлозній плівці та листівок на алюмінієвій фользі, папері;

• легкозмивні — для нанесення рисунків на скляній тарі;

• підвищеної інтенсивності — для друкування на деталях спідо­метра;

• двокомпонентні на епоксидній основі — душ друкування на скляній тарі, твердому поліетилені, термореактивних пластмасах, металах;

• люмінесцентні;

• фосфоресцентні;

• керамічні;

* Примітка: п — придатні; о — обмежено придатні (для невідповідальних робіт); * — придатні, але недоцільні для використання з технологічних або економічних причин.

• для друкування на силіковій гумі;

• термофарби — для друкування на кераміці або склі,

• для друкування на полістиролі;

• для друкування на анодованому алюмінії;

• фарби ультрафіолетового(УФ) твердіння — для друкування на папері, картоні, фольгованому гетинаксі та ін.

Останні з перелічених фарб не містять у своєму складі летких розчинників взагалі або містять незначну їх кількість. Як зв’язу­вальна речовина в них використовуються реакиійноздатні олігомер — мономерні системи з ініціатором фотополімеризації. Під впливом УФ випромінювання ініціатор виділяє вільні радикали, що й зумов­лює полімеризацію фарбових композицій.

Друкарський ракель. Ракелі для трафаретного друку виготовля­ються з натурального або синтетичного каучуку (неопрену) або з поліуретану (вулколдан, улон тощо). Твердість ракеля становить

60.. .75 од. за Шором. Ракель повинен мати товщину в межах 8…10 мм і не виступати за край ракельної основи більше, ніж на 35 мм.

Друкарський ракель складається з основи 1, в якій шурупами 2 закріплено плоску пластину 3 (рис. 4.7, а). Замість плоскої пласти­ни в основу ракеля може бути вставлена зігнута надвоє пластина (рис. 4.7, б), гумова трубка з регульованим внутрішнім тиском (рис. 4.7, в) або металевий циліндр (рис. 4.7, г), переміщення якого здійснюється електромагнітним полем.

Профіль загострювання ракеля (рис. 4.8) залежить від типу друкарської підкладки, що використовується. Стан кромки ракель­ного ножа — важливий фактор, який впливає на чіткість відбитків. Ракель з гострою кромкою точно дозуватиме кількість фарби, яка проходить крізь сітку. Це має особливе значення при друкуванні репродукцій з дрібними деталями або півтонових зображень. Якщо

□ □DO

A Б в г

Рис. 4.8. Профілі загострювання друкарського ракеля: а — прямокутний; б — із заокругленою кромкою; в — під кутом; г — клиноподібний

Кромка ракельного ножа притуплена чи заокруглена, то відбувати­меться передозування кількості фарби, що призведе до змазування деталей зображення і збільшення тривалості сушіння відбитків

Однак, коли велика кількість фарби є бажаною (особливо на суцільних ділянках), кромку ракеля заокруглюють спеціально.

Якщо відбиток у трафаретному друці виходить смугастим, то ймовірними є дві причини: погано відшліфований ракельний ніж або нерівномірне плетиво сітки. Часто ці причини важко визна­чити.

Оптимальний кут нахилу ракеля до трафаретної сітки (дру­карський кут) становить 75° (рис. 4 9). Значні відхилення від цього значення можуть негативно вплинути на точність дозування фарби та суміщення. При завеликому куті погіршується пружність ракель­ного ножа, а це спричинює занадто велике тертя ракеля по трафа­ретній сітщ і, як наслідок, погіршення суміщення та нанесення фарби. При замалому куп пружність ракельного ножа перевищує оптимальний рівень, призводячи до погіршення контакту з трафа­ретною сіткою та нанесення чення кута нахилу ракеля не впливають на точність сумі­щення, за винятком тих ви­падків, коли прикладений тиск є занадто великим.

Тиск ракеля не повинен змінюватися під час друку­вання тиражу, оскільки це може зумовити зміну кольо­рів і суміщення. Особливо це стосується багатокольорово­го друку, в процесі якого тиск ракеля має бути одна­ковим для всіх форм.

Фірмою «РК-Зібдруктех — нік ГмБХ» (Швейцарія) роз­роблено новий тип ракеля RKS, перевагами якого є:

Швидке закріплення; швидке налагодження; сталий кут нахилу; лег­кість регулювання тиску; велика тиражостійкість.

Зрошувальний ракель. Це розрівнювальний (або шкребковий) ракель, який закріплюється в паралельному відносно друкарського ракеля положенні, але характеризується меншим тиском. Він роз­рівнює тонку плівку фарби на формі при зворотному ході друкар­ського ракеля. Основне його завдання — запобігання висиханню фарби та «навантаженню» площі сітки ДФ фарбою так, щоб забез­печувалася рівномірність відбитка. Для рівномірного нанесення фарби на відбиток (особливо при великих ДФ) важливу роль відіграють правильність загострювання та шліфування кромки зро­шувального ракеля (рис. 4.10).

Рис. 4.10 Правильне (а) та неправильне (б) загострювання кромки зрошувального ракеля