Офсетные резинотканевые пластины Conti Air (Германия)

Выводы

Рынок полиграфических материалов в России изобилует самыми разными офсетными резинотканевыми пластинами (ОРТП). Сразу же отметим, что печатно-технические свойства большинства этих материалов довольно близки, и предприятия делают свой выбор из соображений экономической целесообразности либо вследствие рекламной активности того или иного продавца.

В связи с этим ОАО «ВНИИ полиграфии» заинтересовала оценка свойств офсетных резинотканевых пластин, производимых широко известным (прежде всего, в Европе) концерном Continental, а именно его подразделением Conti Tech Elastomer – Beschihtungen GmbH. Огромный концерн Continental специализируется главным образом на выпуске автомобильных шин, очень популярных в Европе и во всем мире.

В лабораторных условиях были проведены испытания офсетных резинотканевых пластин Conti Air для оценки их соответствия требованиям, разработанными в нашем институте.

Для проведения испытаний были использованы пластины FSR, Plano, Crystal, Journal, Prisma, UV black. Пластины FSR, Plano и Crystal были испытаны по полной программе, принятой в нашей стране для испытания ОРТП, а пластины Journal и UV black — по сокращенной, так как размер образцов этих пластин не позволил определить их прочностные свойства и степень удлинения. По некоторым свойствам была также испытана пластина Ebony. Все вышеперечисленные пластины имеют основу с микропористым слоем. Все они, кроме пластин Plano, на которых заметен регулярный рельеф неясного происхождения, имеют шлифованную печатающую поверхность.

В процессе лабораторных испытаний исследовались поверхностные свойства краскопередающего резинового слоя (показатели микрогеометрии Rа, Rz и твердость по Шору А), определялись показатели деформационных (Есум, Еупр, Еэл, Еост), физико-механических (удлинение, прочность на разрыв и расслоение) и физико-химических (набухание) свойств ОРТП.

Поскольку в последние годы совершенствование печатно-технических свойств ОРТП ведется в направлении модифицирования структуры печатающей поверхности пластин, нами были проведены исследования поверхностных явлений, протекающих на резиновой печатающей поверхности при контакте с краской, бумагой и различными увлажняющими растворами.

Исследование печатающей матовой поверхности шлифованных пластин под микроскопом показало, что она кардинально отличается от гладкой печатающей поверхности нешлифованных пластин, изготовленных клеевым способом. При этом матовая шлифованная поверхность ОРТП имеет равномерную, регулярно ориентированную микроструктуру без посторонних включений.

Печатающая резиновая поверхность ОРТП является полимерным материалом, функциональные характеристики поверхности которого определяют многие их важные свойства. Эти характеристики связаны с химическим составом и наличием на поверхности материалов активных функциональных групп, способных вступать в реакции с физической структурой поверхности, определяющей степень ее развитости. Такие реакции, протекающие на поверхности полимерных материалов, относятся к поверхностным явлениям, то есть к процессам, происходящим на границе раздела фаз в межфазном поверхностном слое и возникающим в результате взаимодействия контактирующих фаз.

В поверхностных слоях ОРТП при контакте с печатной краской взаимодействуют фазы, имеющие различные связи поверхностных атомов и молекул, в результате чего образуется поле ненасыщенных межатомных и межмолекулярных сил. Таким образом, атомы и молекулы в поверхностных слоях образуют особую структуру. Поверхностные явления особенно четко проявляются в телах с высокоразвитой поверхностью, что, по-видимому, и способствует, как показала практика, более полному и равномерному распределению краски на шлифованной печатающей поверхности ОРТП при контакте с печатной формой по сравнению с гладкой нешлифованной поверхностью. Представления и основные методы коллоидной химии используются в материаловедении, резиновом производстве, а также при изучении взаимодействия материалов в печатном процессе. Измельчение сырья, перемешивание, введение добавок и нанесение их на поверхность — все эти и многие другие процессы происходят с участием поверхностных явлений, причем большую роль здесь играют такие коллоидные химические явления, как смачивание, капиллярность, адсорбция и т.д.

Формирование структуры поверхности различных по природе материалов зависит от технологии и способа ее обработки. Поверхность полимера, сформированная в неравновесных условиях, стремится перейти в состояние динамического равновесия, и скорости релаксационных процессов при этом зависят от характеристик материалов, температуры и прочих факторов. Протекающие процессы релаксации приводят к молекулярной перестройке и изменению химического строения поверхности полимерных материалов.

Кроме наличия на поверхности печатающего резинового слоя ОРТП частиц микроталька, имеет место и миграция на эту поверхность низкомолекулярных стабилизирующих добавок, вводимых в полимерные системы для улучшения свойств. Факт Миграции данных веществ, составляющих многокомпонентную систему, достоверно установлен. Причина этого явления — понижение поверхностной энергии и достижение минимального значения свободной энергии системы. Миграция протекает в основном по участкам физических дефектов и локальных неоднородностей в аморфных областях или по местам молекулярных дефектов кристаллической структуры. Следовательно, поверхностные свойства полимерного печатающего слоя ОРТП зависят не только от свойств самого полимера и нанесенного на него микроталька, но и от мигрирующих из объема на его поверхность компонентов добавок.

В связи с этим одним из условий выбора метода модифицирования печатающей поверхности ОРТП с целью достижения максимально стабильного состояния резинового слоя и однородности его свойств является удаление с поверхности вызывающих эту неоднородность компонентов методом, не вызывающим глубоких превращений в эластомере, то есть когда основные параметры молекулярной структуры в нем сохраняются. Таким методом является процесс шлифования печатающей поверхности ОРТП.

При исследовании свойств печатающей поверхности шлифованных пластин измерялись показатель микрогеометрии Ra и величина краевого угла смачивания, который характеризует краскопередающую способность печатающего слоя, определялось влияние микрогеометрии печатающей поверхности ОРТП на изменение ее смачиваемости (величина угла смачиваемости Q).

Зависимость равновесного краевого угла (Qm) на шероховатой поверхности от коэффициента шероховатости описана уравнением Венцеля-Дерягина:

cos Qm = K х cos Qo, где Qm — равновесный краевой угол на шероховатой поверхности, K — коэффициент шероховатости, Qo — равновесный краевой угол на гладкой поверхности. Результаты исследования приведены в табл. 1.

Из таблицы видно, что существует явная зависимость величины краевого угла смачивания (Q) от степени шероховатости (Ra): чем меньше значение Ra, тем меньше угол краевого угла смачивания и лучше красковосприятие. Это объясняется большей степенью развитости шлифованной поверхности пластин, имеющей меньшее значение Ra (0,8 мкм).

Известно, что полимеры изменяют свои физико-химические свойств и под влиянием таких факторов, как температура, агрессивные среды, облучение, а также различные механические воздействия. Процесс шлифования печатающей поверхности производится в нормальных условиях, то есть при температуре 20-25 °С и влажности 60-65%. Резина подвергается механическим воздействиям (сжатие, трение, срез), влияние которых кратковременно и не приводит к структурным изменениям резины печатающего слоя. Химического изменения структуры резины при этом также не происходит, что подтверждается сохранением окраски шлифованной поверхности ОРТП (отсутствие деструкции полимера), а также отсутствием их физико-химических (степень набухания) и деформационных (Есум; Еупр; Еэл; и Еост) свойств после шлифования поверхности.

Равномерная и регулярная структура микрогеометрии поверхности, улучшенное красковосприятие (краевой угол смачивания Q = 50-55 град.), стойкость к действию агрессивных сред (набухание не более 1,2 мг/см²) шлифованных ОРТП обеспечили более высокую и равномерную краскопередачу (Кn = 65-70%) по сравнению с нешлифованными пластинами, что значительно повышает показатели печатно-технических свойств современных офсетных резинотканевых пластин.

В процессе испытания свойств печатающей поверхности пластин Conti Air определялись следующие параметры:

• показатели микрогеометрии верхнего краскопередающего резинового слоя Ra (среднего арифметического отклонения профиля поверхности) и Rz (средняя арифметическая величина максимальной высоты неровностей профиля), с одновременной записью профилограмм;
• показатель твердости печатающего слоя ОРТП в условных единицах Шора А;
• набухание краскопередающего резинового слоя в керосине.

Результаты испытаний представлены в табл. 2. При их анализе было отмечено, что принятые в России методы определения показателей микрогеометрии и твердости верхнего резинового краскопередающего слоя испытуемых пластин хорошо согласуются с данными о свойствах поверхности ОРТП ведущих зарубежных фирм-изготовителей (результаты испытаний, как правило, имеют близкие значения к характеристикам, заявленным этими фирмами) и к тому же значительно уточняют эти показатели. Так, микрогеометрию (шероховатость) поверхности ОРТП в России принято характеризовать не только показателем Rz, как принято в Conti Tech, но и дополнительно показателем Ra (некоторые инофирмы применяют только показатель Ra), что позволяет сравнить по качеству печатающей поверхности офсетные резинотканевые пластины практических всех фирм, как западных, так и японских. В достаточной мере отличаются и показатели твердости поверхности испытанных пластин: 76°-83° Шора А вместо 48°-63° Шора А, заявленных фирмой Conti Tech.

Испытанные пластины Conti Air по показателям твердости (76-83° Шора А) и степени набухания (0,5-0,8 мг/см²) соответствуют требованиям (твердость 76-84° Шора А и набухание не более 1,2 мг/см²), предъявляемым к ОРТП как в России, так и ведущими компаниями за рубежом, что должно обеспечить хорошее красковосприятие их печатающей поверхности и ее устойчивость к действию смывочных растворов и агрессивных компонентов краски.

Представленный ассортимент шлифованных пластин по показателю Ra (0,6-0,7 мкм; 0,8-0,9 мкм; 0,9-1,0 мкм; 1,0-1,2 мкм; 1,1-1,3 мкм; 3,5-4,3 мкм; см. табл. 2) может обеспечить требуемое качество следующих видов печатных работ:

• массовая печатная продукция на всех видах бумаги (Ra = 0,9-1,0 мкм; Ra = 1,0-1,2 мкм);
• высококачественная печатная продукция (Ra = 0,6-0,7 мкм; Ra = 0,8-0,9 мкм) на высокогладких сортах бумаги и картона;
• высококачественная и массовая печатная продукция на низкогладких сортах бумаги (Ra = 1,1-1,3 мкм; Ra = 1,3-1,4 мкм);
• высококачественная печатная продукция на видах бумаги с тисненой отделочной поверхностью (Ra = 3,5-4,3 мкм).

Шлифованная печатающая поверхность, как видно на профилограммах, имеет достаточно равномерную и регулярную микрогеометрию с небольшими колебаниями профиля как по высоте, так и по шагу.

Испытание поверхностных свойств офсетных резинотканевых пластин Conti Air показали, что пластины имеют надежные показатели (0,5-0,8 мг/см²) по набуханию верхнего резинового краскопередающего слоя, приемлемую твердость (76-83° Шора А), показатели микрогеометрии (Ra и Rz) поверхности находятся в пределах стандартных показателей. Однако применяемые фирмой методики не позволяют получить показатели поверхностных свойств ОРТП, принятые в России, что затрудняет правильный выбор предлагаемых Conti Tech офсетных резинотканевых пластин на рынке полиграфических материалов.

Оценку свойств печатающей поверхности пластин от Conti Tech в лабораторных условиях можно считать только предварительной, так как влияние показателей поверхностных свойств на печатно-технические и эксплуатационные свойства пластин наиболее точно можно определить лишь в процессе тиражной печати, когда не только подтверждаются данные характеристики, но и проявляется дополнительное влияние природы каучука при взаимодействии ОРТП с бумагой, краской и увлажняющими растворами.

Деформационные свойства ОРТП (жесткость, упругость, эластичность, пластичность) являются определяющими при создании оптимальной величины давления, при обеспечении минимального периода приработки, то есть стабилизации свойств офсетного декеля и восстановлении его толщины после снятия нагрузки. Деформационные свойства пластин непосредственно характеризуют тиражестойкость офсетного декеля. Показатели этих свойств пластин Conti Air определялись при деформации сжатия под действием реального давления в офсетном печатном процессе — 8,0 кгс/см².

В практике зарубежных фирм для характеристики деформационных свойств включается обычно определение только одного параметра — величины сжатия в абсолютном или относительном выражении. В России же этим характеристикам придают очень большое значение. Так, определяются не только абсолютная (?E) и относительная (Есум) величины деформации сжатия, но и составляющие ее деформации: упругая (Еупр), эластическая (Еэл) и остаточная (Еост), что позволяет прогнозировать тиражестойкость офсетного декеля и обоснованно выбирать офсетные резинотканевые пластины и поддекельные материалы в зависимости от типа и конструкции офсетных печатных машин. Представленные пластины Conti Air были испытаны именно по этой методике. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Из таблицы видно, что по жесткости, величине упруго-эластических и остаточных деформаций пластины удовлетворяют современным требованиям офсетного печатного процесса на листовых и рулонных печатных машинах нового поколения. Величина их абсолютной деформации позволяет на рулонных офсетных машинах без дополнительного увеличения толщины декеля над контрольными кольцами достичь необходимого давления печати и подобрать нужную жесткость декеля на листовых офсетных машинах.

Пластины имеют достаточно высокую долю упругих деформаций (Еупр=71,7-74,2%), правильно рассчитанную долю эластической деформации (Еэл= 8,0-11,5%) и на хорошем уровне долю остаточной деформации (Еост=16,4-20,7%).

Определение деформационных свойств офсетных резинотканевых пластин Conti Air показало, что испытанные пластины соответствуют современному уровню требований и не уступают пластинам фирм-конкурентов на рынке полиграфических материалов.

Показатели физико-механических свойств ОРТП характеризуют прочностные свойства пластин и непосредственно определяют их долговечность.

В связи с этим при разработке ОРТП особое место отводится физико-механическим свойствам, так как пластины с низкой прочностью на разрыв и расслоение и с повышенным удлинением не могут обеспечить высококачественную печать и необходимую тиражестойкость офсетного декеля.

Прочностные свойства ОРТП в первую очередь зависят от свойств тканей, используемых для изготовления резинотканевой основы пластин. Малое удлинение тканей, их высокая прочность на разрыв, а также применение новых технологий (вытяжка, каландрирование) позволяет в настоящее время выпускать офсетные резинотканевые пластины с удлинением 0,7-0,8%, (то есть меньше единицы) и с разрывной нагрузкой более 350 кН. Это обеспечивает возможность успешного использования таких пластин на новых высокоскоростных офсетных рулонных машинах. При выборе пластин для таких машин много внимания уделяется показателям прочностных свойств. Поэтому в «Документе о качестве» выпускаемых в России пластин приводятся все показатели прочностных свойств, в то время как в рекламных проспектах зарубежных фирм даются, как правило, показатели удлинения, а иногда и прочности на разрыв, но практически, отсутствуют показатели прочности на расслоение.

Испытания прочностных свойств офсетных резинотканевых пластин фирмы Conti Air проводилось при деформации растяжения по общепринятой методике. Результаты испытаний даны в табл. 4.

Из таблицы следует, что все испытанные пластины по величине разрывной нагрузки (370-400 кН), по удлинению (<1%), по прочности на расслоение между тканевыми и резиновыми слоями (0,8-1,3 Н/см) удовлетворяют современным требованиям офсетного печатного процесса и могут обеспечить высокую тиражестойкость декеля.

Выводы

1. Лабораторные испытания свойств печатающей поверхности офсетных резинотканевых пластин Conti Air показали, что пластины имеют надежные показатели степени набухания печатающей поверхности, приемлемые показатели микрогеометрии (шероховатости) и твердости.
2. По показателям деформационных свойств испытанные пластины находятся на современном уровне. Они имеют достаточно высокую долю упруго-эластических деформаций в суммарной деформации сжатия и по этим показателям не уступают пластинам ведущих инофирм.
3. Показатели физико-механических свойств ОРТП Conti Air удовлетворяют современным требованиям офсетного печатного процесса и могут обеспечить высокую тиражестойкость офсетного декеля, так как обладают низким удлинением, достаточной прочностью на разрыв и расслоение.
4. Проведенные испытания пластин Conti Air позволили получить дополнительные характеристики их свойств, показатели которых не приводятся в заявленных фирмой данных об этих пластинах, а некоторые из них (показатели микрогеометрии, твердости) не соответствуют принятым в нашей стране нормам, что затрудняет правильный выбор предлагаемых фирмой ОРТП на рынке полиграфических материалов.

КомпьюАрт 11'2002