Оборудование для изготовления форм глубокой печати 1 страница

Техническая характеристика поточных линий

21 22

R

СО

где ф — коэффициент скорости; Q_x — объемный расход жид­кости, м³/см; со — площадь сечения струи, м².

Поскольку насадка находится от поверхности пластины на расстоянии Z=#, то скорость натекания будет равна

U = VU₀+2gH.

Растекающийся поток обрабатывающего раствора образу­ет на пластине тонкую сплошную ламинарную пленку. Так как растекающийся поток жидкости симметричен относительно оси струи, то для характеристики струйной обработки удобно вое-

Рис. 9.10. Натекание компактной цилиндрической струи на плоскую поверхность

пользоваться двумя координатами — радиусом растекания (R) и расстоянием (Z) от насадки до обрабатываемой поверхности (рис. 9.10).

В окончательном виде уравнение конвективной диффузии принимает вид

(9.3)

OR dz*

где U_R — радиальная скорость растекающейся жидкости.

При набегании круглой струи нормально к плоскости плас­тины жидкость от центра струи течет к периферии. Вид струи, растекающейся по поверхности пластины, представлен на рис. 9.10.

Цилиндрическая струя, имеющая скорость £/<>» падающая под прямым углом к плоскости пластины, ударяясь в пластину, радиально растекается по ней.

Можно выделить ряд характерных зон радиального тече­ния жидкости по пластине. Зона от 0 до R_0y где происходит фор­мирование радиального течения. Обычно эта зона Ro^d₀. Сле­дующая зона Ro<r<R_Kp является зоной установившегося ра­диального течения, где и происходит активный процесс травле­ния.

При достижении критического радиуса R_Kp происходит от­рыв слоя течения от плоскости с резким возрастанием толщины потока. За местом отрыва потока образуется по окружности ра­диального течения один большой вихрь А. Образование вихре­вого движения приводит к большим потерям энергии потока и соответственно к резкому уменьшению скорости движения жидкости.

Для разработки установок со струйным травлением печат­ных форм необходимо оценивать площадь активного орошения, т. е. определять величину критического радиуса R_KP.

Для вывода формулы зависимости величины R_KV от гидро­динамических параметров струи и физических свойств жидкос­ти используем уравнение неразрывности потока и теорему о ко­личестве движения. Причем будем считать, что в зоне активно­го радиального течения поток жидкости состоит из двух основ­ных слоев. Верхний слой толщиной h представляет собой поток с постоянной скоростью U₀. Нижний слой толщиной б, контак­тирующий с поверхностью пластины, представляет собой тече­ние с линейным профилем скорости, т. е. U(z)= -*г*2, причем

средняя скорость потока равна Uo/2.

Потери энергии потока происходят в придонном слое, и бу­дем считать, что толщина б остается постоянной в зоне Ro<r< </?_кр. Толщина же верхнего слоя уменьшается с увеличением г, и в точке r = R_KV h^O.

Уравнение неразрывности, т. е. равенство расхода жидкости в набегающей на пластину струе и расхода жидкости на крити­ческом радиусе имеет вид

1/о5о = </к_Р5нр. (9.4)

где U₀ — скорость жидкости в струе; U_KP — средняя скорость движения жидкости на критическом радиусе; 5₀ и S_KP — площа­ди сечений потока струи и потока на критическом радиусе со­ответственно.

Поскольку

S₀ = ^-, S_KP = 2ntf_KpS,

(9.6)

^кр. cp=t/o/2, то толщина слоя жидкости на критическом радиусе будет равна

dl

(9.5)

кр

где d₀ — диаметр набегающей струи, равный выходному диа­метру отверстия сопла, откуда подается струя на пластину.

Теорема об изменении количества движения потока жидко­сти выражается формулой

dQ=R^eoUt + R^en^Xo*dt,

где Q — главный вектор количества движения; Roe — главный

вектор объемных сил (сила тяжести); /?пов — главный вектор поверхностных сил (силы вязкого трения, силы давления). Проекция уравнения (9.6) на ось х будет иметь вид

)dt, (9.7)

т. е. изменение количества движения системы будет равно им-пульсу действующих сил.

Количество движения потока жидкости в данном сечении определяется формулой

Q=mU²^pSU²dt_f (9.8)

где S — площадь сечения; [/ — скорость; dt — интервал времени; р — плотность жидкости.

Величина dQ_x будет равна разности количества движения жидкости в сечении r=R_Kp и количества движения при r=d₀, т. е.

^{dQx = р}1("^б^±)²'^2яУ?кр <k#-ptf8-^ *. (⁹-⁹>

Проекция объемных сил, т. е. силы тяжести на ось х, будет равна нулю, так как плоскость пластины горизонтальна, т. е.

Я*об=0. (9.10)

Силой гидростатического давления можно пренебречь, так как толщина слоя радиального течения очень мала.

Для нахождения силы гидравлического трения используем закон вязкого трения Ньютона:

дУ дг '

Т = Ji-

(9.11)

где % — напряжение, возникающее между движущимися слоя­ми вязкой жидкости, Я/м²; \х — коэффициент динамической вяз-

кости, Па-с; -^— градиент скорости по высоте потока.

Поскольку в слое толщиной б профиль скоростей линейный,

то

(9.12)

дУ ^ и₀

дг 6

Суммарную силу трения при движении потока определим интегрированием по всей площади активной зоны потока:

^U^nR²

^0

*«Р *кр

(9.13)

кр.

J J * ^б ' «

⁰ о

Таким образом, подставляя (9.13), (9.9), (9.10) в (9.7) и учитывая, что сила трения направлена противоположно движе­нию после интегрирования и преобразования получим

^nd<> _р Ш

(9.14)

pbU-

кр.

2n6R_m = _li^R

Используя (9.5) и учитывая, что — =v — коэффициент

кинематической вязкости, м²/с, получим окончательную форму­лу, определяющую зависимость R_KP от параметров набегающей струи и вязкости жидкости:

*->-К-йг- ^(9Л5)

Однако при выводе формулы (9.14) были сделаны опреде­ленные допущения. В реальных условиях величина /?_Кр будет зависеть от состояния набегающей струи, от степени шерохова­тости пластины и от взаимного расположения струи и пласти­ны. Реальная величина /?_Кр будет несколько отличаться от зна­чения, вычисленного по формуле (9.15). Поэтому формулу (9.14) для учета вышеперечисленных факторов удобнее предста­вить в виде

о / V

^чкр

(9.16)

где £ — коэффициент, учитывающий реальные условия про­цесса.

Коэффициент I для каждого конкретного условия можно определить по одному измерению.

Так, в случае вертикальных, направленных вниз компакт­ных струй диаметром 3 мм<^₀<10 мм, падающих на гладкую поверхность при скоростях жидкости в струе 3 м/с<у<10 м/с, критический радиус с точностью не ниже 7% можно вычислить по формуле

*„p-0,74i/-^. (9.17)

у v

Активная зона (R_aK) обработки струей копии определяется выражением

Яак = (0,75-0,8) Д_кр. (9.18)

Проявляющий раствор подается на копию через насадки, расположенные на раствороподающей трубе с определенным шагом S.

В зоне многоструйной обработки между центрами струй происходит столкновение соседних растекающихся потоков и об­разуется общий поток. В зоне между соседними струями обра­зуется полоса, в которой происходит быстрое проявление копии посередине полосы и более медленное по краям. Размер зоны зависит от шага струй. Если S<R_aK, то величина зоны Ъ зави­сит от перекрытия соседних растекающихся потоков. Исходя из условий обеспечения равномерного орошения (см. формулу 8.4) копии проявляющим раствором при прямолинейном одно­рядном расположении насадок, необходимо обеспечить выпол­нение следующего условия:

#_ак 2* 0,7.S или 5 - 1,4Я_ак. (9.19)

Таким образом, для равномерного орошения копии шири­ной В необходимо установить следующее количество форсунок:

^я=-п£^а=-⁺¹- ⁽⁹-²⁰⁾

Равномерность струйной обработки копий может быть по­вышена путем перемещения душирующей системы перпендику­лярно направлению движения пластины. В этом случае осевое перемещение душирующей трубки должно быть обеспечено на

величину /г j, где п — любое целое число. Экспериментальные

данные подтверждают, что неравномерность обработки копии в этом случае снижается и составляет не более 15%, что можно считать предельно допустимым значением. Скорость осевого перемещения душирующей трубки 40—50 мм/мин, а скорость транспортирования пластины 25—30 мм/мин.

Поточная линия ФПП-120 предназначена для проявления, химического дубления, промывки, сушки копий и дополнитель­ного ИК-дубления. После завершения всех этих операций про­изводится визуальный контроль и ручная отмазка обрабатыва­емой копии. Затем форма передается для дальнейшей обработ­ки на линию 2ФПТ-120.

Копии обрабатываются сплошными струями раствора, па дающими на поверхность движущейся офсетной копии. В зави­симости от концентрации растворов и характера обрабатывае мой копии задается необходимая скорость перемещения пласти­ны, которая может изменяться от 0,15 до 1,5 м/мин. Это позво­ляет регулировать длительность воздействия раствора на по­верхность копии в широком диапазоне.

Копия перемещается в поточной линии с помощью обрези­ненных транспортирующих валиков. Транспортирующие валики всех секций связаны между собой цепными передачами и полу­чают вращение от общего привода. Кроме транспортирования обрезиненные валики отжимают рабочие растворы с обрабаты­ваемой формы и тем самым предотвращают их попадание из од­ной секции в другую.

Поточная линия состоит из следующих секций: стола заг­рузки, секции проявления, секции химического дубления, секции промывки, секции сушки и дополнительного ИК дубления, при емного стола.

Рассмотрим устройство и работу основных секций линии.

Секция проявления. Проявление копий необходимо для уда­ления незадубленных участков копировального слоя с печатаю­щих элементов. Обрабатываются копии струями воды при тем­пературе 25—28 °С из душирующей трубки, в которую она по­дается насосом из бака.

Проявление происходит в две стадии:

1) набухание слоя, при котором полимеры (поливиниловый спирт и поливинилпирралидон) поглощают большое количество воды и увеличиваются в объеме, в результате чего ослабляются межмолекулярные связи;

2) растворение слоя из диазокомпонентов и набухших по­лимеров.

Полностью высокомолекулярные полимерные составляющие слоев удаляются с печатающих элементов струями воды.

Секция проявления (рис. 9.11) состоит из ванны 2, в кото­рой проявляется офсетная копия, каркаса /, бака 17, куда зали­вают проявляющий раствор.

Офсетные копии перемещаются с помощью транспортирую­щих обрезиненных валов 18 и 25 и прижимных обрезиненных валов 19 и 24. Цапфы транспортирующих валов через лаби-

Рис. 9.11. Секция проявления ФПП-120

ринтные уплотнения выходят за пределы ванны и крепятся в подшипниковых опорах 4, расположенных на стенках 3 и 14.

Первый транспортирующий вал 18 приводится во вращение через цепную передачу от привода, расположенного в столе за­грузки, второй вал 25 приводится во вращение с помощью цеп­ной передачи, соединяющей первый и второй транспортирующие валы.

Внутри ванны установлен стол 26, на который при движе­нии опирается офсетная копия. Офсетная копия проявляется проявляющим раствором, падающим на нее из сопловых отвер­стий душирующей рамки 21. Раствор, стекающий с офсетной копии, через патрубок в днище ванны попадает в бак 17 и по­гружным насосом 16, установленным на крышке бака, через гибкий шланг 15 и вентиль 13 с коллектором вновь подается в душирующую рамку 21. Расход раствора через сопловые от­верстия душирующей рамки регулируется вентилем 13.

Душирующая рамка 21 состоит из двух трубок, жестко свя­занных между собой поперечинами. Один конец рамки на роли­ках // может свободно скользить в пазах направляющих крон­штейна 12, второй конец шарнирно закреплен в кронштейнах 20 и 23, которые жестко связаны с приводным валиком 8. Во время работы поточной линии валик 8 совершает колебатель­ное вращение, что вызывает возвратно-поступательное движе­ние душирующей рамки в направлении, перпендикулярном дви­жению обрабатываемой офсетной копии. Качание валика 8 осу­ществляется от цепной передачи транспортирующего механиз­ма через редуктор 5, кривошип 6 и рычаг с пазом 7, который закреплен на валике 8 шпонкой.

Таким образом, при изменении скорости транспортирова­ния обрабатываемых копий соответственно изменяется скорость возвратно-поступательного движения душирующей рамки.

Сверху ванна закрывается прозрачной крышкой 22, на ко­торой установлен светильник 10. Визуальное наблюдение за проявлением ведется через люк, закрытый легкосъемной проз­рачной крышкой 9 из силикатного стекла.

Вода для проявления офсетных копий заливается в бак сек­ции проявления (рис. 9.12) через люк, закрытый крышкой 4. Внутри бака имеется герметичная перегородка 5, которая оп­ределяет наибольший уровень воды в баке. При переполнении бака излишки воды стекают в канализацию через сливной па­трубок 6.

Вода в баке подогревается нагревателем 1. Сверху бак закрыт крышкой 2. На крышке бака установлен погружной на­сос 3 и термодатчик 8, контролирующий температуру проявля­ющей воды.

Поддержание постоянной температуры проявляющей воды (термостатирование) осуществляется автоматически. Если тем­пература проявляющего раствора ниже заданной, то включает­ся нагреватель /. При достижении раствором заданной темпе­ратуры нагреватель / отключается и включается электромагнит­ный вентиль, при этом в бак подается водопроводная вода. Рас-

Рис. 9.12. Бак для проявляющего раствора ФПП-120

ход воды регулируется вентилем. Как только температура раст­вора станет равной нижнему пределу заданной температуры, подача воды прекращается и включается нагреватель / — цикл повторяется. Полностью проявляющая вода сливается в канали­зацию через пробковый кран 7, подается же вода в бак через угольник //.

Для предотвращения попадания в насос крупных механи­ческих частиц на всасывающем патрубке насоса 3 установлен фильтр 10 с легкосъемной заслонкой 9.

Секция химического дубления. Химическое дубление необ­ходимо для повышения химической стойкости задубленного ко­пировального слоя на пробельных элементах, а также для по­вышения его химической стойкости в последующем процессе травления хрома. Химическое дубление осуществляется струя­ми циркулирующего раствора хромового ангидрида.

Задубливание копировального слоя происходит в результате образования комплексов ионов хрома с гидроксильными груп­пами поливинилового спирта, которые не израсходовались при фотохимической реакции. Образующиеся после дополнительного дубления макромолекулы поливинилового спирта представля­ют собой пространственный полимер, который практически не растворяется и не обладает свойством набухания.

Секция химического дубления (рис. 9.13) состоит из карка­са 3, ванны 4, в которой обрабатываются копии, и бака 11 для

^{Р С} Внутри ванны расположены душирующие трубки 9 и 18,
стол 22, на который при движении опирается офсетная копия,
транспортирующие валики 12 и 20, прижимные валики 70 и 1У,
вентиляционные короба 5, 8 и 17, защитные перегородки 7, lb.
Сверху ванна закрывается крышкой 6. г»™™*

К дну ванны приварены сливные патрубки 13 и 21. Сливной патрубок 13 соединяет полость ванны с баком, а сливной пат­рубок 21 — с канализационным коллектором. Сливные отвер­стия на дне ванны закрываются пробками, которые поднимают­ся и опускаются с помощью винтов 14 и 15.

Копии обрабатываются струями раствора, падающими на обрабатываемую копию из сопловых отверстий душирующих трубок 9 и 18. Рабочий раствор подается в душирующие трубки ванны насосом через коллектор / с вентилем 2. С помощью вен­тиля 2 регулируется расход раствора. Во время обработки копии сливное отверстие, связывающее полость ванны, с баком, откры­то а сливное отверстие, связывающее полость ванны с канали­зационным коллектором, закрыто. Раствор, стекающий с обра­батываемой копии, возвращается в бак.

При промывке ванны необходимо закрыть сливное отвер­стие связывающее полость ванны с баком, и открыть сливное отверстие, связывающее ее с канализационным коллектором.

Секция промывки (рис. 9.14) состоит из каркаса 1 и ван­ны 2 Внутри ванны установлены транспортирующие обрезинен-ные валы 12 и 10, прижимные обрезиненные валы 6 и 9, под­держивающий стол 7, душирующие трубки 8 и 11. Ванна закры­вается крышкой 3. Копии промываются струями с двух сторон. Расход воды через сопловые отверстия душирующих трубок ре­гулируется вентилями 4 и 5.

Секция сушки (рис. 9.15) состоит из камеры сушки 14, кар­каса 8, вентилятора 7 с калорифером 10.

Внутри камеры сушки расположены металлические транс­портирующие валы 5, 12 и прижимной обрезиненный вал 13, опорный стол 11, экран /, воздушный ракель 4, ламповая панель с лампами 2. Сверху камера закрывается крышкой 3.

Рис. 9.13. Секция химического дубления ФПП-120 252

Сушка производится йодно-кварцевыми лампами 2 и горя­чим воздухом, падающим узким пучком на движущуюся обра­батываемую форму из щели воздушного ракеля 4. Горячий воз­дух подается в воздушный ракель 4 с двух сторон вентилято-

Рис. 9.14. Секция промывки линии ФПП-120

ром 7 через калорифер 10 и гибкие рукава 6, а забор воздуха происходит через гибкие рукава 9. Таким образом в системе происходит замкнутая циркуляция горячего воздуха: камера сушки—вентилятор—калорифер—воздушный ракель—камера сушки.

Угол наклона щели воздушного ракеля относительно плос­кости обрабатываемой копии может регулироваться от 0 до 45°. Равномерность обдува обрабатываемой копии из воздушного ракеля регулируется двумя заслонками.

Рис. 9.15. Секция сушки линии ФПП-120

В ламповой панели установлены восемь йодно-кварцевых ламп, яркость горения которых плавно изменяется с помощью регулятора, установленного на пульте управления.

Камера сушки подключается к цеховой вентиляции через патрубок, расположенный на боковой стенке.

Поточная линия ФПТ-120 предназначена для выполнения основных технологических операций по изготовлению полиме­таллических форм — предварительного нагрева пластин, трав­ления, промывки, раздубливания, снятия светочувствительного слоя и промежуточных промывок. Линия может быть исполь­зована в формных цехах предприятий, применяющих офсетную печать с полиметаллических форм типа сталь (алюминии) —

медь—хром.

Линия ФПТ-120 состоит из отдельных модульных ^секции для выполнения определенных технологических операций. Трав­ление выполняется в двух секциях. Секции можно располагать в различной последовательности и в требуемом количестве. Это позволяет предприятию собирать технологическую цепочку с учетом особенностей используемой технологии, производствен­ной площади и сменной загрузки.

Обработка в поточной линии осуществляется сплошными струями раствора, падающими на поверхность движущейся оф­сетной формы. Для интенсификации процесса обработки в сек­циях раздубливания и снятия слоя на поверхность формы ока­зывается дополнительно механическое воздействие вращающим­ся резиновым или щеточным ракелем. В зависимости от кон­центрации раствора и характера обрабатываемой формы зада­ется необходимая скорость перемещения пластины.

В состав поточной линии входят следующие секции: стол загрузки, травления (две), первой промывки, раздубливания, второй промывки, снятия слоя, третьей промывки и приемного

стола.

На столе загрузки при помощи трубчатых нагревателей форма предварительно нагревается, что необходимо для ин­тенсификации последующей операции химического травле­ния.

Секция травления. Химическое травление необходимо для полного удаления хрома с печатающих элементов. Раствор для травления хрома содержит ортофосфорную кислоту, хлористый магний и гипофосфат.

Процесс химического травления металлического хрома в этом растворе ведется за счет суммарного действия двух кис-_лот _ ортофосфорной и хлористоводородной, образующейся в результате гидролиза хлорида магния. Химическое травление хрома протекает в три стадии: затравка хрома, активное трав­ление и окончание травления с переходом к медному покрытию. Так как травление является самой длительной операцией, оно проводится поэтапно в двух секциях.

Для обеспечения оптимальной скорости травления необхо­димо ежедневно проводить корректирование состава травящего

раствора. Качество травления контролируется визуально через смотровые окна в крышках ванн травления.

Секция травления (рис. 9.16) состоит из двух ванн 2 для травления формы, каркаса 1 и бака 14 для травящего раствора.

Офсетные формы в ванне перемещаются с помощью четы-

Рис. 9.16. Секция травления ФПТ-120

рех обрезиненных транспортирующих валиков 29, 26, 25, 22 и прижимных обрезиненных валиков 30, 27, 24, 21. Цапфы транс­портирующих валиков выходят через лабиринтные уплотнения 12 за пределы ванны и крепятся в подшипниковых опорах, распо­ложенных на стенках 3 и 13. Транспортирующие валики связа­ны между собой цепными передачами. Первый транспортирую­щий валик 29 приводится во вращение с помощью цепной пере-

дачи от привода, расположенного в столе загрузки. Внутри ван­ны установлены столы 28 и 23, на которые при движении через ванну опирается обрабатываемая форма.

Формы травятся под действием сплошных струй раствора, падающих из сопловых отверстий душирующих рамок 16 и 20. Раствор в душирующую рамку подается погружным насосом по трубопроводу 11. Раствор, стекающий с обрабатываемой формы через сливной патрубок на дне ванны, снова попадает в бак. Каждая из душирующих трубок 16 и 20 состоит из двух трубок, жестко связанных между собой поперечинами. При работе по­точной линии душирующие рамки совершают возвратно-посту­пательное движение в направлении, перпендикулярном движе­нию обрабатываемой офсетной формы.

Один конец душирующей рамки на роликах 9 свободно скользит в пазах направляющих кронштейнов 10, второй конец шарнирно закреплен в кронштейнах 15, 18, которые жестко свя­заны с приводными валиками 7. Колебательное вращение вали­ка, которое преобразуется в возвратно-поступательное движе­ние душирующей рамки, осуществляется через редуктор 4, кри­вошип 5 и рычаг с пазом 6 от цепи, связывающей между собой транспортирующие валики. Рычаг 6 жестко закреплен на вали­ке 7 шпонкой. Таким образом, при изменении скорости движе­ния обрабатываемой формы соответственно изменяется скорость возвратно-поступательного движения душирующей рамки.

На входе и выходе из ванны установлены вентиляционные короба 31 и легкосъемные перегородки 32. Сверху ванна закры­та крышками 17 и 19 с окнами из органического стекла, на ко­торых установлены светильники.

Визуальное наблюдение за процессом травления ведется через люк, закрытый легкосъемной прозрачной крышкой 8, из­готовленной из силикатного стекла.

Секции промывки линии ФПТ-120 по устройству аналогич­ны такой же секции в линии ФПП-120, и поэтому описание ее конструкции в данном разделе не приводится. Секция третьей промывки отличается тем, что на ее каркасе Ихмеется кронштейн для крепления приемного стола.

Секция раздубливания. Раздубливание необходимо для раз­мягчения и частичного удаления задубленного светочувствитель­ного слоя на пробельных элементах. Форму обрабатывают сплошными струями циркулирующего раствора, падающими из отверстий душирующих неподвижных трубок, а также вращаю­щимся щеточным ракелем.

Раздубливание копировального слоя производится в раст­воре марганцовокислого калия и едкого натрия. При этом ще­лочная составляющая раствора разрушает пленку корректиру-

9 Зак. 1076

ющего лака (фенолформальдегидной смолы), а марганцовокис­лый калий, будучи сильным окислителем, разрушает задублен-ный поливиниловый спирт. В результате длинные цепи поли­винилового спирта рвутся на более короткие, что приводит к на­буханию и облегченному механическому удалению слоя с по­верхности хрома посредством щеток. Незаменимую роль при этом играет поливинилпирролидон, который способствует набу­ханию слоя в водном растворе.

Секция раздубливания (рис. 9.17) состоит из каркаса 9, ванны 2, в которой обрабатываются формы, и бака 8 для раст­вора. Формы обрабатываются струями раствора, падающими на форму из сопловых отверстий неподвижных душирующих тру­бок 20, 22, а также механическим воздействием вращающегося ракеля 21 на поверхность формы. Внутри ванны расположены стол 15, транспортирующие валики 16 и 26, прижимные валики 17 и 25, легкосъемные перегородки с неподвижными ракельны­ми устройствами 19 и 23, вентиляционные короба 18 и 24.

Дата добавления: 2015-04-24