Диссертация (Фазовый массоперенос жидкостей в производстве флексографских форм и струйной печати)

Министерство образования и науки Российской Федерациифедеральное государственное бюджетное учреждение высшегопрофессионального образованияМосковский государственный университет печати имени Ивана ФедороваНа правах рукописиСавельев Михаил АлександровичФАЗОВЫЙ МАССОПЕРЕНОС ЖИДКОСТЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕФЛЕКСОГРАФСКИХ ФОРМ И СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы(печатные средства информации)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:Кондратов Александр Петровичдоктор технических наук, профессорМосква 20162ОглавлениеВведение .................................................................................................................

4Глава 1. Физико-химические закономерности формирования межфазнойповерхности «жидкость – полимер» ............................................................................. 81.1 Теоретические основы смачивания и пропитки волокнисто-пористыхполимерных материалов ............................................................................................. 81.2.Варьированиеструктурыисвойствволокнисто-пористыхполимерных материалов ...........................................................................................

231.3. Влияние химической природы и геометрических характеристикволокон на структуру и свойства нетканых материалов....................................... 331.4 Моделирование процессов смачивания и пропитки волокнистопористых материалов ................................................................................................ 381.5 Влияние строения полимерных материалов на их статическуюэлектризацию ............................................................................................................. 441.6 Влияние электрического поля на движение диэлектрическихжидкостей по поверхности полимеров ...................................................................

48Глава 2. Объекты и методы исследования ....................................................... 522.1 Объекты исследования ............................................................................. 522.2 Методы исследования ............................................................................... 53Глава 3. Динамика перемещения капель и микропотоков жидкости вволокнисто-пористых полимерных материалах ........................................................ 583.1 Анализ теоретических и экспериментальных работ по капиллярномупереносу жидкости в волокнисто-пористые полимерные материалы................. 583.2 Экспериментальное исследование падения и движения капельжидкости по поверхностным слоям нетканых полотен ........................................

65Глава 4. Пропитка нетканых полотен из синтетических полимерныхволокон ........................................................................................................................... 7534.1 Особенности производства флексографских форм по технологииDuPont Cyrel FAST .................................................................................................... 754.2Разработкалабораторнойметодикиоценкимассопереносафотополимера в нетканое полотно ..........................................................................

764.3 Выбор синтетических нетканых материалов для абсорбции жидкойфотополимерной композиции .................................................................................. 79Глава5.Особенностимассопереносажидкостипримаркировкеуплотненных полотен и полимерных пленок каплеструйным способом печати ... 855.1 Лабораторный стенд для макросъемки движения капель жидкости позапечатываемой поверхности ................................................................................... 855.2 Модификация поверхности нетканых материалов ................................

91Заключение .......................................................................................................... 98Список литературы ........................................................................................... 100Приложение А ................................................................................................... 110Приложение Б .................................................................................................... 1154ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияОтносительноновойобластьюприменениянетканыхволокнистыхматериалов в полиграфии является «сухая» технология производства полимерныхпечатных форм, разработанная фирмой DuPont. Отечественные материалыпригодные для этой технологии не разработаны, отсутствуют на рынке, апроявочный материал – специализированное нетканое полотно DuPont имеетвысокую стоимость.Основныепроизводстватребования,печатныхпредъявляемыеформпо«сухой»кнетканымтехнологии:полотнамдлятермостойкость,достаточная абсорбционная емкость по жидкостям и прочность удержанияотдельных волокон в полотне при его отслаивании от липкой заготовки печатнойформы.Созданиеполотенсособымисвойствами,предназначенныхдляполиграфического производства и других областей применения, обусловливаетнеобходимость осуществлять их декорирование и маркировку.

Свойства нетканыхполотен,какзапечатываемыхматериалов,исследованынедостаточно,механическое перенесение детально разработанных технологий печати по бумаге,тканям и картону на процесс маркировки изделий из синтетических волокон невсегда возможно. Смачивание синтетических полимерных материалов черниламиили типографскими красками, а также процессы точной приводки изображений ивпитывания жидких компонентов красок в структуру запечатываемого материалатребует специального изучения и количественного описания.Цель работы – обоснование возможности и определение условиймаркировкиииспользованияиглопробивногонетканогоматериалаизсинтетических волокон в качестве абсорбента при производстве флексографскихформ.Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:- анализ теоретических и экспериментальных работ в области модификацииструктуры, смачивания и пропитки жидкостями волокнистых материалов;5- масштабное моделирование и количественное изучение процессов падениякапель, растекания и впитывания жидкостей в полимерные волокнисто-пористыематериалы;- разработка лабораторной установки для ускоренной макросъемкиотдельных актов массопереноса (движения жидкости) и измерения краевого угласмачивания различных полимерных материалов;- исследование влияния физико-химической модификации поверхностиполимерных запечатываемых пленок и волокнисто-пористых материалов на ихвзаимодействие с жидкостью;В настоящей работе решена научная задача разработки способадопечатной обработки полимерных пленочных и волокнисто-пористых полотениз синтетических термопластов для их маркировки и использования в качествеабсорбентов в термальной технологии производства флексографских форм.Научная новизна состоит в том, что путем моделирования отдельныхстадий полиграфического производства обоснована возможность регулированиясмачиваемостиивпитыванияжидкихполимеровикапельчернилиглопробивными неткаными материалами, обеспечивающая их использование вкачестве абсорбционного материала в «термальной» технологии производствафлексографских форм DuPont Fast и оптимальный расход чернил при маркировкеволокнисто-пористых полотен способом каплеструйной печати.Практическая значимость заключается в том, что разработанные иреализованные в лабораторных условиях технологические приемы управленияструктуройилиофильностьюнетканыхматериаловизотечественныхтермопластов низкой себестоимости позволяют осуществлять их маркировкуспособом каплеструйной печати и использовать в качестве абсорбентов припроизводстве флексографских форм по «термальной» технологии DuPont CyrelFast.Методическая новизнаЭкспериментальныеисследованияпроводилисьсиспользованиемсовременных методов и приборов физико-химического анализа полимера и6эталонных микропористых материалов, в том числе:– ИК-спектрофотомерия;- дифференциальная сканирующая калориметрия;- сканирующая электронная микроскопия;- прецизионная гравиметрия;Разработаны:- специализированная методика и экспериментальная установка дляускоренной макросъемки движения жидкости и измерения краевого угласмачиванияразличныхполимерныхматериаловжидкостямиразличнойполярности;- методика физико-химической модификации поверхности нетканыхматериаловизсинтетическихволоконтермообработкойвконтактесорганическим растворителями.При решении поставленных задач были использованы численные истатистические методы обработки результатов измерений.Положения, выносимые на защиту:- Экспериментальные методики количественной оценки массопереносажидкостей на отдельных стадиях полиграфического производства (проявлениефлексоформ по «термальной» технологии DuPont Cyrel Fast, капиллярноевпитывание и движение капель жидкости при струйной печати);- Инверсия смачиваемости иглопробивных нетканых материалов водой приих уплотнении и способ регулирования времени впитывания;- Особенности динамики взаимодействия капель воды, моделирующейводные чернила, с запечатываемой поверхностью полипропилена;- Способы оценки пригодности и адаптации нетканых материалов для ихприменения в качестве абсорбентов жидких полимеров в технологии DuPont CyrelFAST.Степеньдостоверностиполученныхрезультатовопределяетсявсесторонним анализом теоретических и экспериментальных работ в областитехнологии производства и пропитки нетканых материалов, применением7современныхметодов экспериментальных исследований и аттестованногоаналитическогооборудования,математическихметодовобработкиэкспериментальных результатов и их многократным обсуждением на научныхконференциях и при подготовке статей к публикациям в рецензируемыхжурналах.Апробация результатовОсновные положения диссертации докладывались на международныхнаучных конференциях: International Conference on Oil and Gas Engineering, OGE(Омск, 2016), научно-технических конференциях молодых ученых МГУП 20132015,инаучныхколлоквиумахкафедрыинновационныхматериаловпринтмедиаиндустрии.Личный вклад состоит в непосредственном участии автора на всех этапахработы над диссертацией.