LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Удосконалення технології оздоблення друкованої продукції електрофлокуванням

„знизу вгору" так, що на верхній електрод 7 від високовольтного генератора подається напруга. Флок 4 з бункера 3 під дією електростатичного поля орієнтується вздовж силових ліній поля, що утворюється між високовольтним електродом 7 і нижнім заземленим електродом 2, одержує направлений рух до поверхні-основи 5, проникає і закріплюється в клейовому шарі. Залежно від виду флоку, його розмірних показників, основи й площі флокування відстань між електродами регулюється гвинтом 8 (від 40 до 280 мм).

















Рис.1. Схема макета установки для утворення флокованих зображень за принципом „знизу вгору"

Топографію ворсової поверхні та структурні перетворення в системі "папір–клей–флок" оцінювали методом електронної мікроскопії (мікроскоп TESLA). Механізм закріплення флоку в клейовому шарі підтверджували за допомогою оптичної стереоскопії, використовуючи стереоскопічний мікроскоп Olympus SZ-11 з цифровою камерою Camedia. Оцінювання зносостійкостіфлокованого зображення здійснювали на лабораторному приладі ИМР. Щільність ворсового покриття, яка виражалася кількістю ворсинок на одиницю площі, визначали за допомогою мікроскопа МБС-9. Визначені похибки в дослідженнях і кількість проведених паралельних експериментів гарантують надійність і достовірність результатів.

У третьому розділі „Теоретичні дослідження фізичних явищ при утворенні зображень в електрофлокувальному пристрої" подано результати аналітичних досліджень процесу переміщення й орієнтації волокон в електростатичному полі в розробленому макеті електрофлокатора та закріплення флоку в попередньо нанесеному клейовому рисунку на паперовій основі. Встановлено, що процес флокування відбувається в три стадії: зарядження ворсинок від електрода; їх рух в електричному полі до протилежного зарядженого електрода; закріплення в клейовому шарі. Проведеними експериментальними дослідженнями підтверджено думку попередніх дослідників, що для досягнення необхідної якості ворсових покриттів при електростатичному флокуванні важливою характеристикою є величина заряду, утвореного на ворсинках при попаданні їх у поле, і як наслідок - сила проникнення ворсинок у клей. Збільшення заряду на волокні забезпечує кращу його орієнтацію в електростатичному полі і глибше проникнення в клей (рис.2,а), що значно підвищує міцність закріплення флокованого зображення. При недостатній швидкості переміщення волокон флок, досягнувши клейового шару, закріплюється лише незначною частинкою, що при експлуатації виробу призводить до його випадання (рис.2,б).






а б в

Рис.2. Модель закріплення волокон флоку при утворенні зображень:

а - ідеальне; б – недостатнє; в – похиле;

де 1- флок, 2 – клейовий шар, 3 – папір.

З розглянутих фізичних основ процесу електростатичного флокування випливає, що існує пряма залежність між величиною заряду на ворсинках і ступенем заповнення клейового шару ворсом. Отже, змінюючи величину заряду на ворсинках, можна при заданій адгезійній здатності клею регулювати щільність нанесення ворсу і в деякій мірі його міцність до стирання.

Встановлено, що щільність волокон залежить від ступеня їх орієнтації в процесі електрофлокування і є деякою функцією часу. Коли волокна за час руху між електродами до моменту закріплення в клейовому шарі не встигають повністю зорієнтуватись уздовж силових ліній поля і прийняти вертикальне положення відносно основи, відбувається похиле закріплення ворсинок (рис.2,в), що спричиняє закріплення їх пучками. Це пояснюється тим, що на похилену ворсинку, закріплену в клейовому шарі, наштовхується інша, яка підлітає до основи, зсувається по її поверхні і щільно прилягає до клейової основи цієї ж ворсинки, що зафіксовано електронною мікроскопією (рис.3). Експериментальними дослідженнями підтверджено, що таке закріплення флоку є небажаним, оскільки погіршуються щільність і міцність утворених зображень.











Рис. 3. Закріплення волокон пучками


При зменшенні кута нахилу ворсу (не більше 100) різко зростає щільність утворених зображень. При нахиленні волокон збільшується зайнята ними площа і, відповідно, зменшується ймовірність знаходження волокнами "вільних місць". Це призводить до зменшення граничної щільності закріплення ворсу в клейовому шарі.

У четвертому розділі „Взаємозв'язок між елементами системи „папір-клей-флок" при оздобленні друкованої продукції" на підставі принципів системного аналізу встановлено вплив факторів на якість флокованих зображень, що лягло в основу розробленої причинно-наслідкової діаграми (схема Ісікави). Для оптимізації технологічного процесу проведено всебічне вивчення основних елементів системи „папір-клей-флок" та визначено їх місце і роль у структурі утворених флокованих зображень. Встановлено, що найважливішими експлуатаційними показниками флокованих зображень є чіткість рисунка, його зносостійкість і довговічність.

Експериментами доведено, що фізико-механічні властивості клеїв впливають на технологічний процес флокування (адгезію, розмір і ступінь дисперсності частинок клею, сухий залишок, в'язкість, відкритий час). Виявлено, що чим більший відкритий час клею, тим менша ймовірність отримання непродрукованих ділянок нанесеного на паперову основу флокованого рисунка і, як наслідок, якісніше зображення. Встановлено, що флокування слід починати не пізніше як за 3-4 хв. після нанесення клею, інакше флок не закріпиться через утворення плівки, що, очевидно, пов'язане зі зміною його поверхневого натягу. Досліджено, що в'язкість суттєво впливає на міцність закріплення флоку. Оптимальною є в'язкість у межах 25-30 с, яка не викликає жолоблення поверхні паперової основи і забезпечує достатню глибину проникнення ворсинок у клейовий шар та утворення рисунка з чіткими контурами.

Як показують дослідження, міцність до стирання при використанні клею AD 94/5B вища приблизно в 10 разів (рис. 4,а) порівняно з клеєм HW 748 (рис. 4,б), що пояснюється більшою глибиною проникнення волокон у клей, а отже. і вищою міцністю їх закріплення.







а б

Рис.4. Зносостійкість утворених зображень капроновим і віскозним ворсом з використанням клеїв: а) AD 94/5B; б) HW 748.

Встановлено, що від характеристик флоку (вологості, електропровідності, виду та геометричних розмірів) залежить якість ворсового покриття. Експериментально досліджено, що на щільність ворсового покриття та його зносостійкість впливає ступінь орієнтації волокон в електростатичному полі.







Рис. 5. Залежність коефіцієнта стійкості до стирання ворсового покриття (кст, %) від його щільності (n): 1 – віскозний; 2 – капроновий ворс.


При щільності ворсового покриття 5-15 волокон/мм2 (рис.5) зменшується його зносостійкість при стиранні, оскільки збільшується навантаження на ворсинки, що спричиняє втрату їх маси через виривання.

У