Vliv fyzikálních vlastností povrchů pryžových válců na efektivnost přenosu barvy

Ing. Jiří Hejduk

Disertační práce

The impact of physical properties of rubber roller surfaces on the effectivity of ink transfer

Anotace:

Cílem disertační práce bylo sledovat vliv kaučukových směsí na povrchové vlastnosti pryžových návleků, používaných pro laserem vypalované tiskové formy, rozprostírání tiskové barvy na povrchu pryžových vzorků, štěpení barvy a přenos barvy při tisku ve flexotisku. Ve flexotisku se používají nízkoviskozní tiskové barvy a pružné flexibilní tiskové formy, proto musí být tlak mezi formovým válcem a potiskovaným substrátem nízký. Kvalita tisku, které lze flexotiskem dosáhnout, je zpravidla nižší než při použití techniky ofsetového tisku, ale použití nových tiskových forem a jim přizpůsobených tiskových barev a tiskových strojů může vest k podstatnému zlepšení kvality flexotisku. Použití tiskových forem ve formě návleků velmi positivně přispělo ke zvýšení kvality tisku. Bezešvé tiskové návleky vyráběné digitálním postupem jsou již na trhu. Jsou srovnatelné s hlubotiskovými válci pokud se týká možnosti nepřetržitého tisku (bez netisknoucího proužku). Nejkvalitnější pryžové tiskové formy lze získat vypálením tiskového reliéfu pomocí laserového paprsku do povrchu dokonale vyhlazených válců (návleků). V naší studii bylo použito téměř 80 pryžových návleků zhotovených z ethylenpropylenové (EPDM), butadienstyrenové (SBR), přírodní (NR), butadienakrylonitrilové (NBR) a silikonové (MVQ) pryže. Vzorky byly připraveny z různých pryžových směsí, plniv, aditiv a s rozdílnou úpravou povrchu. Testované vzorky návleků z různých kaučukových směsí byly charakterizovány mechanickými parametry (např. tvrdostí, povrchovou hladkostí), snímky z optické a elektronové mikroskopie, volnou povrchovou energií a XRF (X-ray fluorescence). Vliv povrchových vlastností pryžových návleků na účinnost přenosu tiskové barvy na papír nebo polymerní fólie byl studován za statických i dynamických podmínek. Ke zvýšení povrchové energie pryžových vzorků byly použity tři experimentální metody: úprava povrchu vzorků pomocí atmosférické plasmy, osvit CO2 laserem a vystavení vzorků proudu urychlených elektronů. Povrchová energie pryžových vzorků byla stanovena měřením kontaktního úhlu standardních kapalin (metoda "přisedlé kapky"), stejnou metodou byla sledována schopnost smáčení povrchu pryže tiskovou barvou. Pro sledování přenosu tiskové barvy bylo pro statické zkoušky zkonstruováno speciální laboratorní zařízení a pro dynamické zkoušky byl použit flexotiskový nátiskový stroj. Výsledky laboratorních testů účinnosti přenosu tiskové barvy bez použití tlaku byly srovnatelné s laboratorními tiskovými zkouškami. Získané výsledky prokázaly podstatný vliv vlastností povrchů pryží (povrchová energie, drsnost povrchu) na účinnost přenosu tiskové barvy a možnost efektivní metody úpravy povrchu tisknoucích ploch během obvyklého procesu vytváření tiskové formy CO2 laserem v osvitové jednotce.

Abstract:

The aim of the Dissertation was to understand how the surface properties of rubber sleeves, used for laser engraved printing forms, affect ink spreading, ink splitting and ink transfer in flexography printing processes. Flexography uses low viscosity inks and resilient or soft, flexible printing plates, and the pressure applied between plate cylinder and substrate is low. The print quality that can be achieved in flexography is lower compared to offset printing, but the use of new types of printing plates with adapted inks and technical printing press developments, have tremendously improved the printing quality offered by flexography. The use of sleeves as printing master is making a strong contribution to the good print results. The digitally produced seamless sleeves are being introduced onto the market. They are comparable to gravure cylinders in terms of printing from entire circumference. The best quality rubber and elastomer plates are produced when the print image relief is applied by laser engraving to plate cylinders that have been fully coated with elastomer and then precision-ground. Nearly 80 samples of EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), SBR (styrene-butadiene rubber), NR (natural rubber), NBR (nitrile-butadiene rubber), MVQ (methyl-vinyl silicone) sleeves, differing in rubber composition and additives and surface treatment were used for the study. The tested sleeves made from different rubber blends were characterized by mechanical parameters (e.g. hardness, surface roughness), optical and electron microscopy, surface energy and XRF (X-ray fluorescence). The effect of surface properties of rubber sleeves on the efficiency of ink transfer on paper and polymer foils at static and dynamic conditions was studied. Three physical methods of surface treatments of rubber samples aimed to higher surface energy were used - atmospheric plasma, CO2 laser exposition and accelerated electron beam. The surface energy of rubber solids was evaluated by means of the contact angle of standard liquids measurement (method of "sessile" drop), the wetting properties of the ink on a rubber were followed by means of contact angles of the "sessile" droplet measurement. For evaluation of the ink transfer a special laboratory instrument and a flexography laboratory proofer were used. The results of laboratory nonimpact ink transfer experiments were comparable with laboratory printing results. Obtained results indicated the substantial effect of the surface properties of elastomers (surface energy, roughness) on ink transfer efficiency offering the effective method of physical treatment of surfaces by laser CO2 beam during the usual process of printing forms laser engraving.

Klíčová slova

elastomery, EPDM pryž, povrchová energie, měření kontaktního úhlu, efektivní přenos barvy, flexotisk, pryžové návleky, vypalování pomocí laseru, EB, nátiskový flexotiskový stroj.

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 6. 2010

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 23. 9. 2010

Univerzita Pardubice

Fakulta chemicko-technologická

Doktorský studijní program / obor:
Chemie a technologie materiálů / Technologie makromolekulárních látek