Тема лекции № 7. Электрофизические явления в печатных процессах

Причины возникновения статического электричества в печатных машинах. Важность изучения электростатических явлений обусловле­на электризацией материалов в процессе их обработки и созда­ваемыми ею разнообразными эффектами. Явление электризации в процессе изготовления печатных изданий может вызывать на­рушения этого процесса. Результатом электризации при печа­тании часто оказывается слипание листов или, наоборот, их взаимное отталкивание.

Статическая электризация возникает при механической де­формаций, при разрыве тел, в процессе, разъединения контак­тирующих поверхностей: отделение листа от декеля в зоне пе­чатания, отделение бумажной ленты при размотке рулона, от­деление верхнего листа от стопы на самонакладе плоскопечат­ной машины, контакт и последующее отделение бумажной ленты в рулонной машине. Статическая электризация возникает в процессе рубки полотна в фальцаппарате рулонной машины. Причиной возникновения электрических зарядов являются кон­тактная разность потенциалов, явление трибоэлектричества (электризация трения), электризация при распылении (напри­мер, жидкостей).

Возникновение электрических зарядов при контакте тел зависит от многих факторов: характера поверхности (шерохова­тости, наличия следов влаги и загрязнений) и расстояния меж­ду трущимися поверхностями; характера взаимодействия трущих­ся тел, коэффициента трения, величины приложенного в зоне кон­такта давления, природы заряда, влажности воздуха и его про­бивной напряженности.

Контактная электризация объясняется образованием двой­ного электрического слоя (толщиной в десятые доли мкм) на границе разнородных контактирующих поверхностей. Сущность электризации состоит в том, что поверхность бумаги приводит­ся в контакт с металлической поверхностью валика, а затем при разделении контактирующих поверхностей происходит возник­новение конвективного электрического тока.

Влажность бумаги, гидрофильной по своей природе, не является постоянной величиной. Она определяется режимом ее изготовления, условиями транспортировки и хранения. При из­менении атмосферных условий бумага легко поглощает или отдает влагу.

Бумага, как известно, представляет собой гетерогенную систему скрепленных и переплетенных между собой раститель­ных волокон, наполнителя, воздуха и различных примесей. Ком­поненты, входящие в бумагу, имеют различное удельное сопро­тивление. Растительные волокна, наполнитель и воздух — диэлект­рики. Вода и металлические примеси — проводники. Следова­тельно, различное удельное сопротивление бумаги обусловлено неодинаковым количеством непроводящих и проводящих компо­нентов, а также различным взаимным расположением прово­дящих частиц, величина которых может быть соизмерима с тол­щиной бумаги.

Однако в некоторых случаях диэлектрические свойства необходимы, например, при электрической печати, когда краска переходит на запечатываемый материал под действием приложен­ного электростатического поля.

Пыление бумаги при печатании. Пыление обусловлено наличием частиц, слабо закреплен­ных на поверхности бумаги: зерен наполнителя, бумажных во­локон, ворсинок сукна бумагоделательной машины и т. д.

При контакте бумаги с формой слабо закрепленные час­тицы в результате взаимодействия с краской переходят на форму, что приводит к непропечатанным участкам на оттиске. Бу­мажная пыль с формы при попадании в красочный аппарат заг­рязняет краску, что отрицательно влияет на качество оттисков, а абразивное действие отдельных частиц снижает тиражестойкость печатной формы. В наибольшей мере пыление бумаги проявляется при высокоскоростном офсетном печатании.

Более заметное влияние пыления бумаги в офсетной печа­ти объясняется специфическими характеристиками процесса: наличием увлажненных пробельных участков на поверхности офсетного (передаточного) цилиндра, повышенной вязкостью краски (сравнительно с вязкостью красок высокой и глубокой печати), а также пониженным давлением в зоне печатного кон­такта. Так, при отрыве бумажного полотна от декеля частицы пыли переходят с поверхности бумаги не только на участки, покрытые краской, но и на увлажненные пробельные участки. Появление пыли в увлажняющем аппарате влияет на рН ув­лажняющего раствора, что также может изменить нормальный технологический режим. Перемешивание частиц пыли с краской приводит к загрунтовыванию ее на резине, и эти участки декеля хуже воспринимают краску. При этом краска в меньшем количе­стве переходит на бумагу. Указанные факторы приводят к умень­шению оптической плотности оттисков.

При запечатывании оборотной стороны бумаги происходит налипание краски с бумажной пылью на печатный цилиндр в виде рельефных полосок заметной толщины. Деформации офсетного полотна при этом вызывают искажение контура отпе­чатков.

Работа с пылящей бумагой требует более частой очистки узлов печатной машины от пыли, с увеличением скорости рабо­ты машины пыление происходит интенсивнее и сказывается более заметно.

На современных офсетных рулонных печатных машинах применяются разнообразные устройства для обеспыливания бумаги, воздействие которых может быть основано на следую­щих принципах: пневматическом, термическом, электростати­ческом и комбинированном.

Пневматическое обеспыливание связано с использованием щетки при наличии обдува, отсоса или совместном их воз­действии. Термическое обеспыливание осуществляется путем сжи­гания пыли на движущемся бумажном полотне при непосредствен­ном контакте его с открытым пламенем газовых горелок. Элект­ростатическое обеспыливание состоит в удалении частиц пыли под действием электростатического поля. Частицы пыли предва­рительно электризуются путем осаждения заряда в коронном разряде. Обдув и отсос в этом случае являются вспомогатель­ными операциями. Комбинированное обеспыливание представляет собой совместное воздействие применяемых способов.

Рисунок 9 - Схема пневмомеханического обеспыливания бумаги.

На рис.9 представлена схема пневмомеханического обеспыливания бумаги. Щеточные системы укреплены на станине шарнирно, что позволяет отставлять их при проводке бумажного полотна. Эффективность обеспыливания зависит от скорости обдува, но увеличение скорости воздушного потока повышает энергоем­кость оборудования. Другой путь повышения эффективности обеспыливания — это уменьшение адгезионных сил, удерживающих частицы пыли на бу­маге, путем предварительной нейтрализации заряда бумаги. Подобная система существенно эффективнее пневмомеханических систем. Недоста­точная эффективность пневмомеханического обеспыливания обусловлена тем, что частицы пыли удерживаются на поверхности бумаги значительными по величине адгезионными (в том числе и электростатическими) силами. Повышение эффективности обеспыливания достигается благодаря тому, что на все частицы пыли предварительно осаждаются заряды одного знака.

Нейтрализация статического электричества в печатном процессе. Для стабилизации технологического процесса печатания необходима нейтрализация электрических зарядов на бумаге. Практически в полиграфии намечаются два основных направ­ления нейтрализации статического электричества: это увеличе­ние проводимости бумаги путем акклиматизации ее в помещении, обработки антистатическими веществами или создания вблизи заряженной поверхности слоя ионизированного воздуха для увеличения проводимости последнего. Ионизация достигает­ся либо с помощью электрического разряда, либо с помощью ядерного излучения.

Для нейтрализации электрических зарядов на различных материалах, в том числе и бумаге, широко применяют нейтрализа­торы: индукционные, высоковольтные, радиоизотопные и комби­нированные. Эффективность их различна.

Заряд на бумаге может иметь различную величину и раз­ный знак. Поэтому при выборе нейтрализатора желательно, чтобы ток разряда не зависел от полярности бумаги и с увели­чением заряда ток разряда нейтрализатора возрастал. Такой режим работы характерен для индукционных, высоковольтных и комбинированных нейтрализаторов статического электричества.

Наиболее простую конструкцию имеет индукционный нейт­рализатор. Он представляет собой стержень с остриями и может быть выполнен с иголками, ленточными зубчатыми электрода­ми или проволочным. В этом случае между заземленными острия­ми индукционного нейтрализатора и поверхностью наэлектризо­ванной бумаги возникает неоднородное электрическое поле. Напряженность поля вблизи острий настолько высока, что соз­даются условия для развития коронного разряда. Из разрядного промежутка на поверхность бумаги осаждаются заряды, противоположные по знаку зарядам наэлектризованной бумаги.

Недостатком нейтрализаторов этого типа является сравни­тельно высокое начальное напряжение разряда и значитель­ное уменьшение тока с удалением от наэлектризованной поверх­ности.

Поэтому на практике чаще используются высоковольтные нейтрализаторы, состоящие из разрядника и источника питания. Источником питания для нейтрализаторов переменного напря­жения служит высоковольтный трансформатор с напряжением во вторичной обмотке от 3 до 10 кВ. Конструктивно острия раз­рядников высоковольтных нейтрализаторов чаще всего выпол­няются игольчатыми или в виде зубчатой ленты, так как прово­лочные электроды вибрируют под действием импульсов разряда и поэтому недолговечны.

В технике находят применение и радиоизотопные нейтра­лизаторы. Ионизация газа происходит в процессе α, β и γ-излучения. Обычно в радиоизотопных нейтрализаторах применяются α и β -излучатели. Это — тритиевые и плутониевые ней­трализаторы.

α -частицы создают на пути в I см около 20 тыс. пар ионов. Длина пробега их в воздухе — до 8 см. Если на активный слой нейтрализатора положить лист бумаги, то он полностью поглощает α -частицы. Это один из недостатков радиойзотопных нейтрали­заторов, свидетельствующий о невозможности какого бы то ни было экранирования активного слоя без резкого снижения их мощности. Другим недостатком нейтрализаторов этого типа является сравнительно небольшая их эффективность (примерно 3 мкА на 1 м длины разрядника), дополнительно уменьшающаяся при загрязнении или механических повреждениях их активного слоя.

Основы технологии электростатической печати. Развитие современной технологии печатания делает возмож­ным создание, в частности, таких ее вариантов, которые обес­печивают высокую тиражестойкость печатных форм за счет умень­шения давления, а зоне печатного контакта благодаря исполь­зованию для формирования изображения путем переноса краски иных, нежели механическая, видов энергии, например энергии электрического поля. Именно этот принцип лежит в основе элект­ростатической печати. В настоящее время работы в области технологии электростатической печати проводятся как, так и за рубежом.

Электростатическая печать может быть осуществлена с форм любого типа (высокой, офсетной и глубокой печати).

Механизм переноса красочного слоя в электростатической печати существенно отличается от обычных способов переноса красочного слоя в высокой и глубокой печати.

В высокой печати величина давле­ния в зоне контакта существенно опреде­ляет коэффициент переноса краски с фор­мы на бумагу. Это и понятно: увеличивая давление в зоне контакта, мы, как указы­валось выше, увеличиваем эффективную площадь поверхности контакта, в резуль­тате чего возрастает в определенных пре­делах и коэффициент переноса. В электро­статической же печати прижим бума­ги к форме обусловлен в основном электро­статическим взаимодействием заряженной бумаги с индуцированными зарядами за­земленной печатной формы.

Значительно меньшая величина при­жима в зоне печатного контакта и высота неровностей бумаги, достигающая 30 мкм, приводят к тому, что контакт бумаги с краской имеет место лишь в отдельных точках. Отсюда можно сделать вывод, что перенос красочного слоя в электрическом поле может происходить как в условиях контакта, так и бесконтактным способом. Чем выше печатания и эффективнее перенос краски с формы на бумагу.

Дата добавления: 2014-12-08