Автореферат (1095115)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописи

Фаренбрух Константин Владимирович

Разработка методов контроля адгезионной прочности при печати на гидрофобных полимерных пленках

Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы

(печатные средства информации)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008 г.

Работа выполнена на кафедре «Управление качеством» в ГОУ ВПО «Московский государственный университет печати».

Научный руководитель: доктор технических наук,

ст. научный сотрудник

Баблюк Евгений Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кондратов Александр Петрович

доктор технических наук, профессор

Бокова Елена Сергеевна

Ведущая организация ГОУВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии»

Защита состоится 23 декабря 2008 г. в 12:00 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.147.01 при ГОУВПО «Московский государственный университет печати» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 2а, аудитория 1211.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан 22 ноября 2008 г.

У ченый секретарь

Диссертационного совета Д 212.147.01 Климова Е.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. За последние пять лет, наиболее интенсивно развивается печать в упаковочном производстве, в частности печать на поверхности полимерных пленок, используемых в качестве современного упаковочного материала. Кроме того, особый интерес к печати на полимерных пленках проявляют разработчики микросхем для различных изделий микроэлектроники. При этом важно оценивать такой показатель как прочность держания печатной краски или другого покрытия на поверхности материала для упаковки.

В отличие от традиционных запечатываемых материалов – бумаги и картона, полимерные пленки, являясь как правило по своей природе гидрофобными материалами, не обладают высоким адгезионным взаимодействием по отношению к печатным краскам. Поэтому точная оценка уровня адгезионного взаимодействия, а также определение наиболее слабой границы в многослойной системе упаковочный материал – печатная краска, имеют важное значение.

Наиболее широкое распространение, как за рубежом, так и в России в качестве упаковочных материалов получили пленки из синтетических полимеров: полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

Проблема обеспечения высокой адгезионной прочности, как правило, приводит к созданию многослойных композиций или к использованию различных методов модификации поверхности. Поэтому в исследованиях по созданию многослойных композиций, в том числе и при разработке технологии печати на полимерных пленках, необходимо оценивать как величину адгезионной прочности, так и границу, по которой происходит разрушение.

В связи с этим, исследование особенностей и разработка методов оценки и управления качеством печати на гидрофобной полимерной подложке являются весьма актуальными.

Работа выполнена в ГОУВПО «Московский государственный университет печати».

Цели и направления исследования. Цель данных исследований заклю­чается в разработке научно обоснованных методов контроля качества печати на полимерных пленках, а также технологических рекомендаций для полиграфических предприятий, использующих различные методы печати. В соответствии с проведенным анализом научно-технической и патентной литературы основными задачами диссертационной работы являются:

• изучение явлений на границе взаимодействия полимерная пленка – печатная краска, идентификация характера разрушения адгезионного соединения на основании использования современных методов анализа поверхности раздела;

• обоснование конструкции измерительных ячеек для количественной оценки адгезионной прочности печатных красок на поверхности полимерных пленок;

• разработка рекомендаций для полиграфических предприятий в части применения экспресс-методов контроля адгезионной прочности на границе полимерная пленка – печатная краска;

В результате теоретических и экспериментальных исследований решена задача количественной оценки адгезионной прочности на границе полимерная пленка (ПП, ПЭ, ПЭТФ) – печатная краска. На основе результатов исследования свойств поверхности после разрушения адгезионного соединения предложены способы идентификации характера адгезионного взаимодействия на границе полимерная пленка – печатная краска. Разработаны практические рекоменда­ции и предложена конструкция устройства для количественной экспресс-оценки адгезионной прочности непосредственно на полиграфических предприятиях.

Научная новизна работы.

• экспериментально установлено, что метод «нормального отрыва» может быть применен для оценки адгезионной прочности печатных красок на поверхности полимерных пленок в интервале разрушающих напряжений от 0,7 до 55 Н/см²;

• экспериментально показано, что анализ ИК-спектров МНПВО полимерной пленки после разрушения адгезионного соединения, может с большой степенью достоверности использоваться для идентификации характера разрушения и оценки уровня адгезионной прочности;

• впервые, методами ИК-спектроскопии, экспериментально доказано, что кажущееся «адгезионным» разрушение, при высоких значениях прочности, полученных методом «нормального отрыва» на границе полимер – печатная краска, носит когезионный характер, причем уровень разрушения полимерных пленок в тонком слое во многом определяется деформационными свойствами полимера;

• показано, что метод оценки гидрофильности поверхности по величине краевого угла смачивания водой также может быть использован для установления характера разрушения адгезионного соединения;

Положения, выносимые на защиту

1. Обоснование граничных условий применения модифицированного метода «нормального отрыва» для количественной оценки адгезионной прочности на границе полимерная пленка – печатная краска.

2. Методы идентификации характера разрушения адгезионного соединения на основе исследования гидрофильности поверхности разрушения и анализа ИК-спектров МНПВО;

3. При высоких значениях прочности соединения на границе полимерная пленка – печатная краска тип разрушения – когезионный, и во многом определяется деформационными свойствами полимера;

4. Экспресс метод оценки адгезионной прочности печатных красок на поверхности полимерных пленок;

Практическая значимость работы состоит в получении экспериментальных резуль­татов, позволивших предложить конструкцию измерительной ячейки для оценки адгезионной прочности методом «нормального отрыва», а также разработать методику, включающую подготовку образцов к испытанию и проведение самих испытаний. При этом разработаны рекомендации для полиграфических предприятий в части применения экспресс методов контроля адгезионной прочности на границе полимерная пленка – печатная краска, а также разработана конструкция устройства для использования его на производственных предприятиях.

Личный вклад соискателя

Основные результаты и положения, выносимые на защиту, получены лично автором. Все обсуждаемые в работе результаты были получены автором самостоятельно. Автор самостоятельно разработал, экспериментально проверил и испытал на производственном предприятии, метод количественной оценки адгезионной прочности. Научный руководитель принимал участие в постановке целей и задач исследований, их предварительном анализе, а также в обсуждении полученных экспериментальных результатов.

Апробация работы. Научные результаты, полученные в работе, докладывались на ежегодной конференции молодых ученых МГУП 2006 г.; на 5-ой международной научно-практической конференции в 2006 году в г. Омск; на 34-ой международной конференции IARIGAI-2007 в Гренобле; на 6-ой международной научной конференции в 2007 году, в г. Омск; на 7-ой международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Социальные проблемы современного города в визуальной культуре: Творчество молодых» в 2008 г., г. Омск; на 40-ой международной конференции полиграфических ВУЗов IC, в 2008 г., в Варшаве, а также неоднократно на семинарах кафедры «Управление качеством» МГУП.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 1 научная статья в рецензируемом издании, 5 в трудах международных конференций.

Структура и объем работы.

Представляемая диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, перечня сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов, библиографического списка использованной литературы из 135 наименований. Диссертационная работа изложена на 135 страницах машинописного текста и содержит 51 рисунок и 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и направления исследования, изложены основные результаты.

Первая глава диссертации представляет собой аналитический обзор литературных данных, в которых рассмотрены вопросы истории развития и современные представления о явлении адгезии. Рассмотрены эксперимен-тальные результаты работ по оценке адгезионной прочности в различных областях науки и техники.

На основании анализа научной и патентной литературы выбраны перспективные направления исследований в области количественных методов оценки адгезионной прочности и идентификации поверхности разрушения в многослойных полимерных композициях.

Вторая глава посвящена характеристике объектов и методов исследования. В работе использованы три типа полимерных пленок – из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), толщиной от 20 до 100 мкм.

Пленки из ПП и ПЭТФ, использованные в работе, были получены методом плоскощелевой экструзии с последующей ориентацией в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях, с коэффициентом вытяжки вдоль 8,2 и поперек 8,2 для ПП и 4 вдоль, 4 поперек для ПЭТФ.

Пленки из ПЭ толщиной 20 мкм, получены методом экструзии через кольцевую головку с последующей ориентацией методом раздува. При этом коэффициенты вытяжки колеблются в долевом направлении от 2–3 и в поперечном направлении 2–3.

В работе использовались печатные краски как в виде водных дисперсий, так и содержащих органические растворители (этанол, этилацетат). В частности, были выбраны водно-дисперсионная краска FlintGroup AquaFlex 007, в смеси с пигментной пастой Orange, и краска на основе органических растворителей FlintGroup Flexoplastol APF, в смеси с пигментной пастой Violet.

Морфологию поверхностей полимерных пленок, а также поверхностей после разрушения адгезионных соединений (поверхность пленки, поверхность краски) изучали путем анализа микрофотографий, выполненных с использованием поляризационного микроскопа «Полам Р-312» по различным методикам, а также с помощью электронно-лучевого профилографа MICRO MEASURE 3D station. При этом определялись такие параметры шероховатости как: R_а, R_z, R_q, R_p, R_v, R_t, а так же площадь пиков и впадин; и другие параметры.

Оценку гидрофильности поверхности полимерных пленок, а также поверхностей, полученных после разрушения адгезионных соединений осуществляли по величине краевого угла смачивания дистиллированной водой.

Оценку адгезионных свойств поверхностей полимерных пленок осуществляли путем испытания специально приготовленных адгезионных соединений методом «нормального отрыва». Данная методика является одним из объектов исследования, результаты которых подробно изложены в главе 3 диссертации.

Анализ поверхностей, полученных в результате разрушения адгезионного соединения при испытании методом «нормального отрыва», осуществляли, используя методы оптической микроскопии и ИК-спектроскопии многократного, нарушенного, полного внутреннего отражения (МНПВО). Для записи ИК-спектров поверхности использовали приставку многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО). Приставка изготовлена на основе кристалла ZnSe марка МНПВО 36.

В ряде экспериментов, для получения образцов полимерных пленок с различной степенью гидрофильности поверхности использовали экспериментальную установку для активации полимерных пленок коронным разрядом.

Третья глава содержит экспериментальные результаты по различным направлениям исследования:

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов диссертации