Рис. 5.13. Схема процессора для обработки монометаллических офсетных копий: 1 - устройство подачи пластин; 2 - секция проявления; 3 - резервуар с проявителем; 4 - система рециркуляции проявителя; 5 - устройство подачи пластин; б - секция промывки; 7 - система рециркуляции воды; 8 - секция гуммирования; 9 - резервуар с гуммирующим раствором; 10 - система рециркуляции гуммирующего раствора; 11 - секция сушки; 12 - устройство вывода пластин Рис. 6.13. Прохождение излучения при копировании в зоне кромки диапозитива: 1 - диапозитив; 2 - копировальный слой; 3 - подложка
Развитие формных процессов плоской офсетной печати со второй половины прошлого столетия шло по следующим основным направлениям.
Разработка новых копировальных слоев. В 1960 г. в ФРГ были разработаны два новых слоя: позитивный на основе ОНХД и негативный фотополимеризуемый слой (см. гл. 3). Эти слои, не имеющие темнового дубления, стали быстро вытеснять хромированные полимеры. Уже к концу 60-х гг. на мировом рынке появились предварительно очувствленные монометаллические, а несколько позже и полиметаллические формные пластины одноразового использования.
Они позволили изготавливать монометаллические и биметаллические формы с улучшенными репродукционно-графическими и технологическими свойствами и в 80-х гг. почти полностью отказаться от использования хромированных полимеров. В это же время были разработаны смесевые копировальные слои (см. рис. 3.3 ) и реверсивные слои (см. рис. 3.2 ).
Совершенствование технологии изготовления формных пластин. Вначале очувствленные формные пластины изготавливались на полиграфических предприятиях по схеме: подготовка поверхности металлической подложки (поступающей со специализированных заводов), нанесение копировального раствора и сушка. Затем эти процессы стали осуществляться на специализированных предприятиях с использованием операционного механизированного оборудования, позже стали применять механизированные, а с 70-х гг. - автоматизированные поточные линии.
За рассматриваемый период произошло некоторое изменение рецептур копировальных растворов, но основным компонентом, например, для позитивных слоев до сих пор является ОНХД. Значительно улучшены процессы подготовки поверхности пластин, изменилась структура монометаллических пластин. С 80-х гг. в структуру стал вводиться гидрофильный слой (см. рис. 5.3, г ), который исключает гидрофилизацию пробельных элементов в процессе изготовления форм, а с 90-х гг. - микрорельефный слой (см. рис. 5.3, е ), улучшающий процесс вакуумирования при экспонировании пластин. По экономическим соображениям толщина формных пластин уменьшилась до 0,15-0,35 мм. Широкое применение получили неметаллические подложки (например, бумажные и полимерные) для изготовления малотиражных форм (в том числе, и по упрощенной технологии).
К середине второй половины прошлого столетия в формных процессах плоской офсетной печати применялись десятки вариантов аналоговых технологий, отличающихся друг от друга типом формных подложек и нанесенным на них светочувствительным слоем, микрогеометрией поверхности подложек, методом образования печатающих и пробельных элементов, рецептурой обрабатывающих растворов, технологическими режимами и т.д.
Благодаря совершенствованию техники и технологии изготовления монометаллических форм контактным копированием и появлению цифровых формных процессов, в настоящее время количество применяемых технологических вариантов резко сократилось. В современном производстве применяются следующие разновидности форм, получаемых по аналоговой технологии:
Монометаллические формы, изготавливаемые на алюминиевых пластинах позитивным или негативным копированием (они имеют наибольшее применение в мировой полиграфии);
Формы проекционного экспонирования на полимерных или алюминиевых пластинах с серебросодержащими или электрофотографическими слоями (применение их ограничено).
Формы, изготовленные копированием фотоформ. Монометаллические формы изготавливаются по следующей схеме:
Контроль фотоформ и формных пластин (см. гл. 5);
Выбор режимов экспонирования и обработки копий;
Экспонирование позитивного копировального слоя в КС через позитивную фотоформу - рис. 6.1, а (или негативного слоя через негативную фотоформу);
Обработка копии в процессоре: проявление, промывка в воде (рис. 6.1, б ), нанесение защитного покрытия (рис. 6.1, в ), сушка;
Техническая корректура (при необходимости);
Термообработка формы (при необходимости).
Формы, изготовленные прямым фотографированием на материалах с серебросодержащим слоем. Существует несколько вариантов технологий, ориентированных на использование различных типов формных материалов. В качестве примера ниже рассматривается схема изготовления форм с применением формного материала на бумажной подложке.
На подложке 2 (рис. 6.2, а ) имеются три слоя: нижний 3 , содержащий проявляющее вещество; средний 4 - галогенсеребряный слой; верхний 5 - приемный гидрофильный желатиновый слой, содержащий каталитические центры физического проявления. Технологический процесс изготовления форм включает следующие операции:
Проекционное экспонирование формной пластины с РОМ, в результате которого в галогенсеребряном слое 4 образуется скрытое изображение (рис. 6.2, б );
Обработка формной пластины активатором (рис. 6.2, в ), который обеспечивает активацию проявляющего вещества (из слоя 3 ) и последующее проявление серебра на экспонированных участках, а также растворение галогенида серебра с образованием серебряных комплексов, их диффузией и восстановлением на центрах физического проявления на неэкспонированных участках в слое 5 .
Формы, изготовленные прямым электрофотографированием. Процесс их изготовления включает следующие операции:
Получение на формной пластине электрофотографического изображения и его проявление-визуализация (рис. 6.3, а ); осуществляется, в принципе, по рассмотренной выше схеме (см. рис. 1.12, а - г );
Термическое закрепление полученных олеофильных печатающих элементов 4 (рис. 6.3, б ). В результате оплавления смолы при температуре 150-190°С образуется механически прочная пленка;
Химическое удаление ЭФС с пробельных элементов 5 (рис. 6.3, в ) в смеси, содержащей, например, метанол, глицерин, гликоль и силикат натрия;
Нанесение на печатную форму защитного коллоида 6 (рис. 6.3, г ) и его сушка.
В процессе печатания избирательное смачивание печатающих и пробельных элементов форм плоской печати основано на физико-химических закономерностях смачивания твердых поверхностей жидкостями. Смачивание или несмачивание твердой поверхности жидкостью определяется соотношением сил притяжения жидкости к твердому телу (силами адгезии) и сил взаимного притяжения между молекулами самой жидкости (силами когезии).
Взаимодействие жидкости и твердого тела характеризуется работой адгезии формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/134.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Соотношение сил поверхностного натяжения на границе раздела фаз: твердое тело, жидкость, газ (воздух) определяет смачиваемость твердой поверхности (см. § 4.3.3). Очевидно, что чем сильнее взаимодействие жидкости и твердого тела, тем больше работа адгезии и тем сильнее (при прочих равных условиях) смачивание. Работа адгезии определяется из соотношения
переход" href="part-005.htm#i858">§ 4.3.4) получаем
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/142.gif" border="0" align="absmiddle" alt=", которая численно равна работе изотермического разделения объема жидкости на равные части:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/141.gif" border="0" align="absmiddle" alt="
Полученное уравнение характеризует соотношение между краевым углом смачивания твердой поверхности и работой адгезии.
В процессе печатания поверхность формы контактирует одновременно с двумя разными по полярности жидкостями. Для того, чтобы пробельные элементы смачивались полярной жидкостью - увлажняющим раствором, они должны быть гидрофильны. Если указатель" href="predmetnyi.htm#i1133"> гидрофобны - красковосприимчивы (опред-е">Монометаллические формы. Создание гидрофобных пленок может осуществляться, как при изготовлении формной пластины, так и в процессе изготовления печатной формы. Это определяется полярностью копировального слоя. Задачей экспонирования является сохранение или приобретение копировальным слоем гидрофобных свойств для того, чтобы на поверхности металла сформировались устойчивые печатающие элементы. Причем, последующая обработка копии не должна нарушать созданную гидрофобную адсорбционную пленку.
На формах, изготовленных позитивным копированием , гидрофобной пленкой, служащей основой будущих печатающих элементов, является гидрофобный копировальный слой. Формирование этой пленки происходит в процессе изготовления формной пластины. Копировальный слой, сформированный на поверхности подложки за счет физической адсорбции, удерживается прочнее, если хорошо развита поверхность металла. Сохранение гидрофобных свойств слоя на печатающих элементах достигается защитой их от светового воздействия при экспонировании и минимизацией химического и механического воздействия на них при последующей обработке копии.
На формах, изготовленных негативным копированием на пластинах с негативным копировальным слоем, печатающие элементы формируются в процессе экспонирования, когда участки гидрофобного копировального слоя, соответствующие будущим печатающим элементам, подвергаются воздействию светового излучения.
Сущность формирования печатающих элементов на серебросодержащих формных пластинах заключается в следующем (см. рис. 6.2 ): на неэкспонированных участках слоя под действием растворителя галоге-нида серебра (тиосульфата натрия), происходит образование серебряных комплексов (серебрянотиосульфатного комплекса):
выделение">5 наблюдается восстановление серебра на центрах физического проявления, представляющих собой коллоидные частицы из серебра, меди, селена, сульфидов серебра, кадмия или свинца, равномерно распределенных в желатиновом слое. Их размеры, соответствуют нанометрическому диапазону. Необходимая для процесса восстановления серебра щелочная среда (рН > 10) обеспечивается раствором активатора. В результате образуется, так называемое, «позитивное серебро»:
пример">электрофотографическим слоем формируются на его поверхности в результате экспонирования, проявления (визуализации) и термообработки (см. рис. 6.3 ). В процессе термической обработки тонера образуются свободные радикалы, которые инициируют полимеризацию ЭФС, создавая прочную гидрофобную адсорбционную пленку на поверхности.
Монометаллические формы. Формирование пробельных элементов связано с наличием на алюминиевой поверхности подложки гидрофильного слоя, представляющего собой пленку минеральных солей или окислов и гидрофильных полимеров. Гидрофильные пленки, необходимые для формирования пробельных элементов на алюминии, получаются на стадии изготовления формных пластин.
Образование гидрофильной оксидной пленки происходит при анодной обработке поверхности алюминиевой основы (в растворах серной, ортофосфорной, щавелевой кислот или их смесей). В результате такой обработки на алюминии образуется мелкопористый гидрофильный слой, состоящий из гидратированной окиси с внедренными в нее примесями фосфатов и серы, что дополнительно повышает гидрофильность пленки. Области оксидных пленок, граничащие с металлом, состоят из чистых дегидратированных оксидов, в то время как внешний слой содержит анионные остатки и сильно гидратирован.
По своему морфологическому строению оксидные пленки являются пористыми, так как помимо тонкого барьерного слоя они имеют также толстый (1-1,5 мкм) пористый слой из губчатого оксида алюминия, обладающего развитой поверхностью. Последующее наполнение оксидной пленки уменьшает ее пористость и дополнительно улучшает гидрофильность. Такая оксидная пленка алюминия обладает повышенным сродством к воде и хорошо смачивается увлажняющим раствором. Созданные на поверхности алюминия гидрофильные пленки на готовых печатных формах служат пробельными элементами. Наличие на поверхности формы гидрофильного коллоида способствует созданию плотного защитного адсорбционного слоя на поверхности пробельных элементов, который препятствует их разрушению.
Формы, изготовленные прямым фотографированием. серебросодержащих пластинах с диффузионным переносом комплексов серебра (см. рис. 6.2 ), образуются следующим образом. В результате экспонирования, сопровождаемого образованием скрытого изображения в слое 4 , на экспонированных участках при химическом проявлении происходит восстановление галогенида серебра до металлического. В качестве проявляющих веществ могут использоваться, например, гидрохинон с фенидоном, поскольку указанные соединения выполняют функции восстановителей ионов серебра только в щелочной среде.
Этот процесс может быть представлен реакцией (6.4), предполагая, что проявление осуществляется двухзарядным анионом гидрохинона:
выделение">4 , верхнего гидрофильного желатинового слоя 5 .
Пробельные элементы форм, изготовленных на электрофотографических пластинах формируются на гидрофильном слое, нанесенном на подложку, который обнажается на стадии удаления ЭФС (см. рис. 6.3, в ).
Разновидности формных пластин. Монометаллические формные пластины, применяемые для копирования, можно классифицировать по:
Тоновые (полутоновые) ступенчатые шкалы. Важной составляющей формного процесса является его контроль на различных стадиях, а также проверка готовых печатных форм. Для этих целей многие фирмы предлагают разнообразные тест-объекты и тестовые шкалы. Самыми простейшими шкалами являются тоновые (полутоновые) ступенчатые шкалы. Они содержат ряд тоновых полей (сегментов) в интервале оптических плотностей пропускания от 0,15 единиц оптической плотности, реже от 0,05 до 1,95-2 с шагом изменения оптической плотности переход" href="part-005.htm#i475">§ 4.1.1 .
Тоновые ступенчатые шкалы, например сенситометрические ступенчатые шкалы (СПШ-К), разработанные специалистами ВНИИ полиграфии, служат для определения режимов экспонирования, а также оценки и сравнения светочувствительности формных пластин. Правильность выбора продолжительности экспонирования контролируется по номеру полностью проявленного поля шкалы. Число полностью проявленных полей регламентировано в зависимости от типа формных пластин, их репродукционно-графических и сенситометрических свойств.
Растровая шкала РШ-Ф (ВНИИ полиграфии) относится к шкалам оперативного контроля формного процесса (рис. 6.6 ).
Шкала состоит из 7 контрольных высоколиниатурных растровых полей, окруженных растровым фоном более низкой линиатуры (причем площади растровых элементов фона и полей шкалы одинаковы). Шкала содержит два дополнительных поля с относительной площадью элементов 2,6 и 4,3%..gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=", соответственно.
Применение контрольных шкал такого типа основано на том, что решетки с различной пространственной частотой по-разному преобразуются в процессе копирования. В результате, одна низкочастотная решетка сохраняет постоянство оптических плотностей, а решетка более высокочастотная в зависимости от экспозиции становится или более темной, или более светлой. Подбором экспозиции можно выровнять результат, поэтому такую структуру используют для визуального контроля экспозиции с точки зрения точности воспроизведения растровых элементов.
Если режимы изготовления печатной формы оптимальны, то поле 0 на растровом фоне будет визуально едва заметным. При нарушении режимов экспонирования поле 0 на растровом фоне резко выделяется. Шкала РШ-Ф при совпадении по светлоте одного из контрольных полей (выделение">4,5 ) дают информацию о качестве копирования мелких растровых элементов. Степень искажений изображений с линиатурой 40, 50 и 60 лин/см находят по специальной таблице, приложенной к шкале, по номеру поля, которое при визуальном рассмотрении шкалы сливается с фоном.
Тест-объект UGRA Plate Control Wedge 1982 (UGRA-82). Это универсальный тест-объект для контроля формного процесса (рис. 6.7 ).
Выделение">Тест-объект FOGRA Kontakt-Kontrollstreifen (FOGRA KKS). На тест-объекте FOGRA KKS (рис. 6.8 ) размещены три кольцевых контрольных элемента одинакового диаметра (25 мм), состоящие из тонких линий одинаковой ширины, пронумерованных от центра к периферии.
Центральный фрагмент в форме круга на всех трех контрольных элементах выступает над плоскостью шкалы, вызывая намеренное нарушение плотного контакта (рис. 6.8, б ), причем центральный фрагмент первого элемента возвышается на 75±5мкм, второго - на 150±5мкм, а третьего - на 225±5мкм.
Копирование тест-объекта FOGRA KKS на формные пластины позволяет оценить систему вакуумирования копировального станка и определить необходимую продолжительность создания вакуума, оценивая размер пятна вокруг центрального фрагмента. Величина пятна измеряется количеством линий на контрольных элементах, не воспроизведенных на копии. Допустимым является пятно на копии второго элемента, охватывающее область линий от 1 до 14-19, и третьего - до 20-25 линий.
Растровый тест-объект RK-01 KALLE представляет собой объединенные в одном тест-объекте две растровые шкалы с линиатурами 60 и 120 лин/см, каждая из которых содержит по 12 полей с различной формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/160.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - относительная площадь растровых элементов на тест-объекте.
Подготовительные операции включают входной контроль формных пластин и фотоформ с целью проверки показателей качества на соответствие требованиям ТУ, и подготовку оборудования к работе.
Подготовка экспонирующего оборудования зависит от его конструкции и степени автоматизации, т.е. возможности работы в автоматическом или ручном режиме, а также применения ламп быстрого запуска, наличия системы регулировки интенсивности излучения, дополнительной вспомогательной подсветки и штифтовой приводки, количества рабочих поверхностей станка и т.д. Повышение точности позиционирования фотоформ достигается применением устройств для перфорации под штифтовую приводку фотоформ и формных пластин.
Для точной передачи элементов изображения в процессе экспонирования в копировальном станке должен обеспечиваться плотный прижим фотоформы к копировальному слою и максимально равномерная освещенность экспонируемой поверхности. Степень контакта между фотоформой и формной пластиной зависит от работы системы вакуумирования копировального станка, вида фотоформы, типа формной пластины и микрогеометрии ее поверхности. Условия вакуумирования в копировальном станке должны обеспечить отсутствие воздушных пузырей, приводящих к уменьшению или потере контакта. Перепады толщин на монтажной составной фотоформе или отсутствие каналов для удаления воздуха при использовании цельнопленочной фотоформы не должны стать причиной нарушения необходимого контакта между фотоформой и формной пластиной. Неравномерность освещенности (не превышающая 5-7%) контролируется с помощью тоновой шкалы, например, СПШ-К. Ее размещают в различных местах формной пластины и после копирования и проявления копии оценивают освещенность по зонам на экспонируемой поверхности.
Подготовка обрабатывающего оборудования включает составление (или разбавление до нужной концентрации) проявителя и гуммирующего раствора, а также выбор и установку режимов обработки, т.е. температуры раствора и скорости прохождения экспонированной пластины через процессор для обработки копий.
Выбор режимов экспонирования. Теоретическим вопросам экспонирования копировальных слоев и их свойствам уделено внимание в предыдущем разделе учебника (см. гл. 3 и 4). Поэтому в данной главе рассмотрены лишь некоторые технологические особенности. Под действием УФ-излучения происходит изменение окраски копировального слоя, что позволяет контролировать процесс экспонирования. Продолжительность экспонирования задается либо временем, либо количеством световой энергии, которую должен получить слой (в условных единицах, характеризующих дозу УФ-излучения при использовании новой металлогалогенной лампы и номинальном напряжении). В одном и том же КС экспозиция является величиной непостоянной и изменяется при снижении мощности лампы в результате выработки ее ресурса, колебаний в электросети и изменения других параметров. Поэтому современные КС оснащаются электронными системами управления осветителем, снабженным датчиком УФ-излучения. Эти системы служат для отключения металлогалoгенной лампы (или закрытия затвора осветительной системы) только после получения копировальным слоем заданной дозы излучения.
В процессе экспонирования излучение от источника до копировального слоя проходит через среды с различными коэффициентами пропускания: воздух, стекло копировального станка, монтажную основу, фотоформу. Пропускание всех этих сред на длинах волн, соответствующих спектральной чувствительности позитивного копировального слоя (за исключением стекла), близко к 100%, поэтому излучение частично поглощается стеклом (рис. 6.9 ).
Излучение также преломляется на границах раздела сред с различными показателями преломления. В связи с этим, в основном световом потоке, падающем на копировальный слой, присутствует некоторая доля рассеянного света. Дополнительно световой поток рассеивается и в самом слое. Вклад светорассеяние вносит также излучение, отраженное от шероховатой поверхности подложки (см. § 4.2.3). Из-за светорассеяния происходит частичное экспонирование копировального слоя на краях участков под непрозрачными элементами фотоформы..10.jpg" border="0" align="absmiddle" alt="
Рис. 6.10..gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" - расширение штриха
Происходит это как при негативном, так и позитивном копировании и сопровождается уменьшением размеров печатающих элементов при копировании на позитивный слой и их увеличением при копировании на негативный слой (рис. 6.10, I-II). Для снижения этих искажений экспозиция должна быть минимальной, но достаточной для прохождения необходимых преобразований в слое.
Оптимальной является такая экспозиция, которая обеспечивает требуемые технологические свойства слоя и необходимые репродукционно-графические характеристики форм. Она зависит от чувствительности копировального слоя пластины, мощности осветителя, расстояния от осветителя до стекла копировального станка, характеристик фотоформы и определяется опытным путем при использовании тестовых шкал. Тоновые шкалы, необходимые для выбора экспозиции, должны использоваться при каждом копировании, позволяя контролировать величину экспозиции для каждой формной пластины.
Выбор экспозиции по методике ISO для формных пластин с позитивным слоем основан на определении максимальной разрешающей способности с помощью микроштриховой миры, содержащей пары микроштрихов размером 4-70 мкм, выполненных в позитивном и негативном исполнении, т.е. штрихов и просветов (фрагмент 2 UGRA-82 - см. рис. 6.7 ). Оценивают результаты выбора экспозиции по воспроизведению растровых точек с выделение">1 и просветов 2 при различных экспозициях (рис. 6.11 ).
Максимальная разрешающая способность пример">h одновременно воспроизведенных одинаковых штрихов и просветов. Для большинства формных пластин h лежит в пределах от 4 до 8 мкм..gif" border="0" align="absmiddle" alt=", изменения размеров растровых элементов не происходит, а интервал воспроизводимых градаций является наибольшим.
Однако при выборе оптимальной экспозиции формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook609/files/170.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" берутся максимально допустимые градационные искажения растровых точек. Для этого к найденному значению h прибавляют 4 мкм (см. рис. 6..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" выбирают ту, при которой воспроизводятся штрихи размером от 12 мкм.
В условиях конкретного производства выбор экспозиции, основанный на использовании прецизионных тестовых шкал, может отличаться от режимов экспонирования для реальных фотоформ, при этом величина искажений растровых точек будет значительно больше.
Проявляющие растворы должны:
Обеспечивать необходимую избирательность и скорость проявления (см. § 4.3.1);
Растворять микрорельефный слой, расположенный на поверхности формной пластины;
Не нарушать гидрофильность пробельных и гидрофобность печатающих элементов;
Обладать достаточной рабочей емкостью;
Соответствовать экологическим нормам;
Не оказывать коррозионного воздействия на подложку.
Устойчивость печатающих элементов во многом определяет тиражестойкость печатных форм. В процессе печатания форма испытывает циклические нагрузки, трение в паре с офсетным цилиндром, накатными красочными и увлажняющими валиками, абразивное действие бумажной пыли и пигментов печатных красок. Износостойкость печатающих элементов зависит и от химической стойкости копировального слоя к увлажняющему раствору, а также его адгезии к поверхности подложки.
Отличия в износостойкости копировальных слоев могут быть связаны с их составом, природой, соотношением компонентов и режимами обработки. Износостойкость позитивного на основе ОНХД и многих негативных слоев повышается при нагревании, что дает возможность увеличить тиражестойкость форм (в 2-3 раза) посредством их термообработки . Так, в копировальных слоях на основе ОНХД термообработка сопровождается химическими процессами, протекающими в слое: окислением смолы и ее взаимодействием с диазосоединением с образованием сшитых структур резольных составляющих слоя. При этом повышается износостойкость, химическая стойкость, увеличивается адгезия слоя к поверхности подложки и изменяется окраска слоя. Необходимая физико-механическая прочность слоя достигается при определенных режимах термообработки. Режимы термообработки форм зависят от типа формной пластины и устанавливаются в соответствии с конкретными рекомендациями фирм-изготовителей пластин по величине температуры и продолжительности обработки. Превышение температуры термообработки может привести к потере гидрофильных свойств пробельных элементов (тенению формы), вызвать коробление подложки и снижение адгезии слоя.
Интервал температур, обеспечивающих наилучшие технологические свойства в большинстве случаев лежит в пределах от 160-180°С до 240-260°С, при времени обработки 3-10 мин. Проверка режимов термообработки осуществляется с помощью контрольных шкал, нагреваемых вместе с формой. Они представляют собой самоклеющиеся полоски-индикаторы, с высокой точностью указывающие температуру.
Для защиты пробельных элементов от обезвоживания под действием высоких температур, а печатающих элементов - от растрескивания, перед термообработкой на форму, предварительно очищенную от гуммирующего слоя, наносят специальный защитный слой коллоида. Этот слой, обладающий повышенной кислотностью, после проведения термообработки и в случае длительного хранения формы удаляют водой или специальным раствором, а на поверхность наносят обычное защитное покрытие (см. § 6.3.4).
Для термической обработки используют шкафы (печи), поточные линии или секции, входящие в состав модульных автоматизированных линий для последовательного выполнения всех операций обработки печатных форм. Время термообработки на поточной линии несколько меньше, чем в термошкафу. Контроль термообработки проводится косвенными способами с помощью денситометра или визуально по изменению цвета копировального слоя.
Факторы, вызывающие возникновение дефектов печатных форм. Их условно можно разделить на технологические , связанные с применяемыми материалами и режимами выполнения операций, и технические - обусловленные в основном работой оборудования и климатическими условиями в формном отделении.
Возможными дефектами печатных форм являются:
Искажение или полное отсутствие элементов изображения на форме по сравнению с фотоформой;
Восприятие краски пробельными элементами и невосприятие краски печатающими элементами в процессе печатания;
Нарушение адгезии слоя к подложке, приводящее к снижению тиражестойкости печатной формы.
Дефекты, возникающие на печатных формах из-за режимов выполнения основных технологических операций, сводятся к недокопировке , заключающейся в недостаточном экспонировании или недопроявлении копии, перекопировке , вызванной, наоборот, избытке экспозиции или перепроявлением, и непрокопировке , обусловленной попаданием света под непрозрачные элементы фотоформы.
При недокопировке изображение на форме, изготовленной позитивным копированием, получается менее контрастным, чем на диапозитиве и содержит лишние печатающие элементы, которые остались на форме из-за неполного удаления копировального слоя пробельных элементов. Такая форма тенит в процессе печатания. Перекопировка дает, наоборот, более контрастное изображение на форме, чем на фотоформе и характеризуется отсутствием мелких деталей изображения: тонких штриховых элементов и растровых точек в высоких светах.
Возникновение дефектов на печатной форме может быть вызвано наличием зазора между фотоформой и формной пластиной. Чем больше зазор, тем больше доля рассеянного света, приводящая к изменению размеров элементов. Причинами возникновения зазора могут быть износ резиновых уплотнений коврика копировального станка, ухудшение работы его вакуумирующей системы, наличие пыли на поверхности фотоформы, в том числе, из-за низкой влажности воздуха в копировальном отделении и др.
Снижение тиражестойкости офсетной формы, вызванное невосприятием краски печатающими элементами, может быть следствием нарушений условий хранения позитивной формной пластины или готовой формы, приведших к потере гидрофобных свойств печатающими элементами формы. Исчезновение мелких элементов изображения на печатной форме возникает из-за случайного воздействия излучения ламп дневного света (подсвечивание копировального слоя).
1. Типографская (высокая) печать .
В высоком способе печати используются формы с выступающими печатающими элементами и углубленными пробельными (рис. 1).
Данный способ служит для изготовления самой разнообразной продукции – от ежедневных газет до высокохудожественных изобразительных изданий. Характерными признаками типографской печати являются:
красочный слой толщиной 2–3 мкм;
оборотный рельеф (деформация запечатываемого материала из-за избыточного давления при печати);
заметный рельеф букв.
К достоинствам высокого способа печати относятся:
хорошая разрешающая способность (печать с линиатурой растра 60–80 лин/см);
достаточная графическая, градационная и колористическая точность воспроизведения различных по своему характеру изображений;
стабильность качества воспроизведения изображения во всем тираже, что обусловлено отсутствием таких нестабильных процессов, как увлажнение печатных форм (в офсетной печати) или удаление краски с пробельных элементов форм (в глубокой печати).
Поверхность печатной формы высокой печати химически нейтральна и может воспринимать любой раствор, т.е. эти формы можно использовать для печати с применением красок, как на жировой основе, так и на базе водных и спиртовых растворителей.
В высокой печати используется большое многообразие печатных форм,
различающихся по многим признакам. В свою очередь, формы подразделяются на оригинальные и стереотипы. Оригинальные формы изготавливаются с текстовых или изобразительных оригиналов и предназначены для печатания тиража или для размножения печатных форм. Стереотипы - это формы-копии, полученные с оригинальных форм и служащие только для печатания тиража. Оригинальные изобразительные формы независимо от способа их изготовления обычно называются клише.
Печатные формы могут быть изготовлены в виде монолитных гибких или жестких (реже эластичных) пластин форматом, равным формату запечатываемого бумажного листа. Но они могут быть также составлены из отдельных пластин, содержащих одну или несколько полос издания. Используются также текстовые печатные формы, состоящие (набранные) из отдельных литер, воспроизводящих отдельные буквы, или целые строки текста. Такие формы называются наборно-отливными.
При изготовлении печатных форм высокой печати широко используют литейные, фотографические, химические процессы, процессы прессования, механической обработки металлов и полимеров. Тиражестойкость печатных форм зависит от печатного процесса. Она колеблется от нескольких десятков до 500 и более тысяч оттисков.
Широкое применение для печатания находят оригинальные формы, полученные формативной записью информации посредством копирования со штриховых, растровых или текстовых негативов на формные пластины, т.е. формы, изготавливаемые фотохимическими способами.
Основными стимулами развития высокой печати стали внедрение гибких и легких форм с малой глубиной пробельных элементов (0,4–0,7 мм), изготовленных на микроцинке, а также создание и применение фотополимерных пластин.
Высокая печать с металлических печатных форм в настоящее время используется редко, а печать с гибких форм на ротационных печатных машинах очень часто используется для изданий с большим тиражом.
Главными причинами, сужающими применение типографской печати, являются большая трудоемкость подготовительных операций и практически полное отсутствие в ее арсенале такого печатного оборудования, которое позволяло бы одновременно повысить иллюстративность и в соответствии с этим красочность изданий.
В способе плоской офсетной печати используются печатные формы, на которых печатающие и пробельные элементы расположены практически в одной плоскости. Они обладают избирательными свойствами восприятия маслосодержащей краски и увлажняющего раствора – воды или водного раствора слабых кислот и спиртов. Печатающие элементы формы – гидрофобные, пробельные – гидрофильные (рис. 3).
Основным отличием данного способа печати от высокой и глубокой печати является использование промежуточной поверхности (офсетного цилиндра) при переносе краски с печатной формы на запечатываемый материал.
На данный момент офсетная печать является наиболее развитым и часто используемым способом печати. За последние десятилетия она прогрессивно развивалась, что обусловлено рядом причин:
универсальные возможности художественного оформления изданий;
возможность двухсторонней печати многокрасочной (в том числе и высокохудожественной) продукции в один прогон;
доступность изготовления крупноформатной продукции, как на листовых, так и на рулонных машинах;
наличие высокопроизводительного и технологически гибкого печатного оборудования;
улучшение качества и появление новых основных и вспомогательных технологических материалов, прежде всего бумаг, красок, декельных пластин;
внедрение в практику достаточно гибких и эффективных вариантов формного производства.
Существуют два способа получения форм для плоской офсетной печати: форматная запись изображения и поэлементная запись изображения.
Форматная запись изображения является основным способом изготовления форм и заключается в получении копий путем экспонирования изображения с фотоформы на монометаллическую пластину с последующей обработкой копии в проявляющем растворе.
Поэлементная запись осуществляется путем сканирования изображения, его преобразования с последующей лазерной записью печатных форм в результате воздействия лазерного излучения на приемный слой формного материала. Такая технология изготовления печатных форм известна как технология СTP (computer to plate).
Технология СTP бурно развивается и начинает занимать достойное место в области допечатного производства. Это связано с определенными особенностями технологии: высокая производительность способа, сокращение используемых материалов (отсутствие фотоформ, а в ряде случаев проявляющих растворов для пленок и пластин), высокая разрешающая способность получаемых форм из-за более резкого края растровой точки, так как изображение на форме появляется не с промежуточного носителя - диапозитива, а непосредственно из цифрового массива данных.
Несмотря на появление новой технологии CTP, в допечатных процессах на российских полиграфических предприятиях основным способом изготовления форм является форматная запись изображения. В Москве до недавнего времени лишь на нескольких полиграфических предприятиях установлены системы CTP. Потребуется еще много времени, чтобы этот способ форматной записи изображения был заменен на технологию CTP, поэтому для успешной конкуренции способов получения печатных форм производители офсетных монометаллических пластин совершенствуют свойства своих материалов. Поставщики пластин проводят исследования, направленные на улучшение свойств материалов для повышения чувствительности копировальных слоев, увеличения разрешающей способности пластин, повышения тиражестойкости печатных форм.
В настоящее время на рынке полиграфических материалов представлено достаточно большое количество разнообразных типов формных пластин, используемых для изготовления печатных форм. На сегодняшний день основными поставщиками офсетных монометаллических пластин являются компании Agfa (Германия), Lastra (Италия), Fuji (Япония) и др. В большинстве своем все эти пластины имеют схожие состав и структуру.
В качестве основы может использоваться алюминий, который занял ведущее положение в полиграфической промышленности всего мира, как основной материал для изготовления монометаллических форм. Это объясняется тем, что алюминий обладает рядом достоинств: небольшим весом, хорошими гидрофильными свойствами получаемых на нем пробельных элементов. Увеличение прочностных свойств металла возможно за счет легирования его магнием, марганцем, медью, кремнием, железом, однако при этом ухудшается пластичность алюминия. Обработка поверхности алюминия, отдельных листах, так и непрерывной обработкой в рулоне. Чаще всего используется обработка с рулона для того, чтобы изготавливать пластины с постоянными физическими и механическими характеристиками.
Изготовление каждой предварительно очувствлённой пластины представляет собой серию сложных и точных производственных процессов. В настоящее время используется технология комплексной электрохимической обработки алюминия, включающая следующие последовательные операции: обезжиривание, декапирование, электрохимическое зернение, анодирование (анодное оксидирование и наполнение оксидной пленки), нанесение копировального слоя (полив слоя), сушка.
Рассмотрим основные стадии изготовления предварительно очувствлённой пластины.
Обезжиривание: фаза обработки заключается в тщательной очистке металла, который может содержать консервирующую смазку, масляные следы, шлаки. Качество конечной продукции зависит не только от чистоты химического процесса, но и от абсолютной чистоты металлической основы. Для удаления всех загрязнений с поверхности алюминия используют раствор едкого натра, нагретого до 50-60 0С. Процесс протекает в течение 1-2 мин и сопровождается бурным выделением водорода и растравливанием поверхности.
Декапирование: процедура проводится для удаления шлама и осветления, при этом используют 25-процентный раствор азотной кислоты с добавкой фторида аммония для дополнительной равномерной затравки.
Электрохимическое зернение: после обезжиривания обрабатываемой поверхности производится электрохимическое зернение алюминия, которое позволяет получить равномерный микрорельеф, развитую мелкокристаллическую структуру, после чего поверхность пластины становится похожей по структуре на губку с очень тонкими порами. При этом контактная площадь поверхности увеличивается в 40-60 раз по сравнению с начальной площадью поверхности необработанного алюминия. Микрошероховатая структура поверхности металла, полученная в результате электрохимического зернения, позволяет увеличить адгезию копировального слоя и лучше удерживать воду, необходимую для увлажнения в процессе печатания.
Термин «зернение» появился по аналогии с механическим зернением шариками, которое заменила электрохимическая обработка. Электромеханическое зернение производится в разбавленной соляной или азотной кислоте (0,3-1 %) под действием переменного тока. В результате образуется микрошероховатая поверхность металла. Выбор раствора кислоты определяется необходимой степенью развития поверхности. Величина напряжения электрического тока, пропускаемого через кислоту, составляет несколько десятков тысяч вольт. Пластины, которые зернятся в азотной кислоте, отличаются более развитой мелкопористой структурой поверхности алюминия, а пластины, обработанные в соляной кислоте, характеризуются более крупной структурой зернения. Структура зернения во многом влияет на свойства печатных форм, изготавливаемых на офсетных пластинах. Значение показателя шероховатости (Ra - среднее арифметическое отклонение микронеровностей от средней линии профиля) может повлиять на разрешающую способность формной пластины, на возможность появления дефекта «непрокопировки» в формном процессе, на гидрофильные свойства пробельных элементов, на различное время для достижения баланса краска-вода в печатном процессе.
Анодирование поверхности увеличивает твердость и улучшает устойчивость офсетных форм к механическим воздействиям и химическим веществам, которые используются в процессе печатания. Данный процесс состоит из двух стадий: анодного оксидирования и наполнения оксидной пленки.
Анодное оксидирование шероховатой поверхности алюминия проводится с целью получения прочной и пористой оксидной пленки определенной толщины с мелкозернистой структурой. Анодные оксидные пленки к тому же хорошо защищают алюминий от коррозии и устойчивы к трению и износу. Оксидирование алюминия можно проводить в сернокислом или хромовокислом электролитах. Предполагают, что анодная пленка состоит из двух слоев: тонкого барьерного слоя, непосредственно прилегающего к металлу, и пористого наружного. Наружный слой образуется в результате частичного растворения барьерного слоя под действием серной кислоты. Чем больше концентрация кислоты, тем выше пористость пленок.
В процессе оксидирования наружный слой утолщается вследствие непрерывного превращения глубинных слоев металла в оксид. Толщина оксидной пленки растет пропорционально времени оксидирования, но пленка при этом становится более пористой. Большая пористость нежелательна, так как может стать причиной возникновения брака в формном процессе (неполное удаление копировального слоя при проявлении копий, тенение форм в процессе печатания).
Наполнение оксидной пленки предусматривает снижение пористости пленки, уменьшение ее активности и улучшение гидрофильных свойств поверхности. Для наполнения оксидной пленки используют горячую воду, пар или раствор жидкого стекла.
После каждой из рассмотренных стадий подготовки подложки проводится тщательная промывка. Таким образом, можно сказать, что электрохимическое зернение ответственно за микрогеометрию (шероховатость поверхности); анодное оксидирование - за износостойкость и адсорбционную активность; наполнение - за гидрофильные свойства поверхности и полноту удаления копировального слоя при проявлении копий.
Нанесение копировального слоя: необходимо для создания на поверхности подложки гидрофобного слоя, выполняющего в дальнейшем роль печатающих элементов. Копировальный слой представляет собой тонкую (2 мкм) полимерную воздушно-сухую светочувствительную пленку, растворимость которой в соответствующем растворителе либо снижается, либо возрастает в результате действия лучистой энергии в диапазоне от 250 до 460 нм. В соответствии с этим различают негативные (растворимость снижается) и позитивные (растворимость возрастает) копировальные слои.
К копировальным слоям предъявляются следующие требования:
способность светочувствительной композиции при нанесении на подложку образовывать беспористые, тонкие полимерные пленки (1,5-2,5 мкм);
хорошая адгезия к подложке;
изменение растворимости пленки в соответствующем растворителе в результате действия УФ-излучения;
достаточная разрешающая способность слоя;
высокая избирательность проявления, то есть отсутствие растворимости или незначительное растворение тех участков слоя, которые должны остаться на подложке.
В качестве копировальных растворов для изготовления предварительно очувствленных монометаллических пластин чаще всего используются растворы на основе светочувствительных ортонафтохинондиазидов (ОНХД).
Копировальные слои на основе ОНХД работают позитивно, то есть воздействие лучистой энергии приводит к увеличению растворимости экспонированных участков слоя. В состав копировального слоя входят: пленкообразующий полимер, ОНХД, органический растворитель, красители, целевые добавки (для обеспечения физико-механических свойств и сохранности слоя).
ОНХД даже относительно сложного строения не образуют полимерной пленки, поэтому их вводят в полимер или химически сшивают с макромолекулами полимера. Широкое применение ОНХД в составе копировальных слоев объясняется их достоинствами: отсутствием темнового дубления, достаточной светочувствительности, устойчивости к агрессивным воздействиям, разрешающей способности, хорошей адгезии к металлам. Основные типы монометаллических пластин, производимых итальянской фирмой Lastra и представленных на российском рынке, - это пластины с позитивными копировальными слоями (Futura Oro, Futura 101).
Известно, что при использовании офсетных пластин c негативным копировальным слоем можно получить более высокое разрешение изображения, что связано со свойствами негативных копировальных слоев и технологическими особенностями изготовления печатных форм на пластинах с негативными копировальными слоями. Фирма Lastra поставляет на российский рынок пластины подобного типа. Примером являются пластины Nitio San, Nitio Dev.
Смачивание поверхности формных основ копировальными растворами является предпосылкой создания прочной адгезионной связи между копировальным слоем и поверхностью формной пластины. Сама же адгезия определяется химическим строением светочувствительных и пленкообразующих компонентов копировальных растворов, а также условиями нанесения и сушки копировальных слоев. Свойства копировальных слоев определяются не только составом светочувствительных композиций, но и способом нанесения их на формные подложки, условиями формирования пленок.
Для создания копировального слоя могут использоваться различные способы его нанесения. Возможности способов различны, поэтому способ нанесения копировального слоя является «секретом фирмы». При этом известно, что он должен обеспечивать равномерность нанесения достаточно тонкого слоя, гарантировать защиту от влияния статического электричества и предотвратить распыление в воздух. Последнее дает возможность изготовления печатных форм более быстро, является экологически безвредным, не требует жесткого соблюдения режимов температуры и влажности. Современные способы нанесения копировальных слоев ориентированы на полив из растворов.
У современных офсетных монометаллических пластин светочувствительный слой имеет поверхностное матирование, способствующее быстрому достижению глубокого вакуума между поверхностью пластины и монтажом фотоформ во время копирования. Это покрытие создается различными способами. Фирма Lastra предлагает получение внешнего матированного покрытия путем создания на поверхности копировального слоя дополнительного слоя на базе водорастворимых смол с равноотстоящими друг от друга каплями.
Сушка: если нанесение копировального слоя на подложку - первая стадия формирования пленки копировального слоя, то вторая заключается в высушивании слоя, в процессе которого создается фундамент всех необходимых технологических свойств слоя: адгезии к подложке, светочувствительности, химической стойкости, механической прочности и тиражестойкости, стабильности показателей при хранении пластин. Процесс сушки включает в себя следующие стадии: перераспределение растворителя в копировальном слое, его испарение и окончательное высыхание.
На сегодняшний день достаточно большое количество фирм-производителей предлагают разнообразный ассортимент монометаллических пластин, предназначенных для использования их в процессе получения форм офсетной печати. Все поставляемые пластины должны удовлетворять стандартам отрасли.
Во ВНИИ полиграфии были разработаны технические условия - ОСТ 29.128-96, позволяющие оценить технологические возможности всех используемых типов монометаллических пластин. В ОСТ 29.128-96 содержатся требования, предъявляемые к последовательности технологических операций, к порядку передачи материалов и к самим материалам, к подготовке и использованию оборудования.
На основе ОСТ 29.128-96 были написаны технологические инструкции для изготовления печатных форм на предварительно очувствлённых алюминиевых пластинах способом позитивного копирования. В инструкциях содержатся нормы по изготовлению печатных форм, требования, предъявляемые к качеству форм, а, кроме того, в инструкциях описываются методы контроля процесса изготовления печатных форм, цеховые условия и требования безопасности.
Более подробно рассмотрим основные требования, предъявляемые к монометаллическим пластинам. Входной контроль пластин осуществляется в соответствии с требованиями ОСТ 29.128-96 «Пластины монометаллические, офсетные, предварительно очувствленные. Общие технические условия». Как правило, все виды пластин, используемых в производстве печатных форм, соответствуют предъявляемым требованиям, однако качество печатных форм, получаемых на этих пластинах, в условиях конкретного формного процесса может быть различным. Из этого можно заключить, что процесс изготовления печатных форм, прежде всего, зависит от режимов изготовления форм, а также от того, каким образом реагируют различные виды пластин на изменение этих режимов. Данный процесс позволяют контролировать шкалы оперативного контроля, к которым относят растровый тест-объект UGRA шкалу KALLE и др.
поверхности пластины, Ra, мкм
Рис. 2. Шкала UGRA-Offset 1982 и обозначение ее фрагментов
Шкала UGRA–82 представляет собой 5 областей:
содержит полутоновую шкалу, состоящую из 13 полей, за каждым из которых оптическая плотность меняется на величину равную 0,15 Б от min = 0,15Б до max = 1,95Б;
содержит окружности с микроштрихами от 4 до 70 мкм в позитивном и негативном исполнении;
состоит из элементов растрового изображения полутонов с различной площадью растровой точки Sотн,% от 10 до 100% с шагом 10% и линиатурой 60 лин/см (150 точек на дюйм);
содержит миры скольжения и двоения для контроля печатных процессов;
содержит элементы растрового изображения в светах (6 полей с min размером растровой точки 0,5 и max 5%) и глубоких тенях изображения (6 полей с min размером растровой точки 95 и max 99,5%).
Рис. 3 Растровая шкала KALLE
Тест - объект KALLE содержит 12 растровых полей с различной площадью растровой точки с линиатурой изображения 60 лин./см (150 точек на дюйм) и 12 растровых полей с линиатурой изображения 120 лин./см (300 точек на дюйм)
Растровая шкала должна быть воспроизведена полностью от 10 до 95% точки; на растровых полях высоких светов и высоких теней могут отсутствовать точки 0,5; 1; 99,5; 99 %, точки 2 и 98% должны быть воспроизведены; на шкале концентрических окружностей должны быть воспроизведены позитивные штрихи, начиная с 12 мкм, что соответствует разрешающей способности 300 лин./см. С помощью шкалы UGRA-82 возможно определить оптимальное время экспонирования, воспроизведение минимальных по размеру штрихов на печатной форме (определение выделяющей способности), воспроизведение растровых элементов в светах и тенях, градационная передача изображения, контраст изображения.
Для оценки градационной передачи пластин при копировании на печатную форму изображения с различной линиатурой использовалась шкала KALLE. При соблюдении всех технологических режимов и использовании шкал оперативного контроля должны получаться качественные печатные формы. На качественной печатной форме:
печатающие элементы:
должны соответствовать темным участкам диапозитива, и изменение размеров растровой точки не должно превышать 6,6%;
должны устойчиво воспроизводить растровую точку в высоких светах изображения (2% точка шкалы UGRA-Ofset-1982 фрагмент № 5);
обладают высокой гидрофобностью и при контрольном нанесении краски легко воспринимают ее по всей поверхности, в том числе в высоких светах;
обладают химической стойкостью к любым обрабатывающим материалам офсетной печати и обеспечивают тиражестойкость от 80 до 200 тыс. оттисков.
пробельные элементы:
абсолютно чистые по всей поверхности, в том числе не имеют следов от краев диапозитивов и липкой ленты;
равномерны по цвету по всей поверхности, не имеют светлых пятен от разрушения анодного слоя пластин;
обладают устойчивой гидрофильностью и при контрольном нанесении краски на форму не воспринимают ее по всей поверхности, а также в глубоких тенях изображения (чистые пробелы на растровом поле 97% шкалы UGRA-82);
не «тенят» в процессе тиражной печати и обеспечивают тиражестойкость 80-200 тыс. оттисков.
При неточном соблюдении технологии или неудачном выборе оборудования на формах могут возникнуть дефекты (мягкая форма, контрастная форма, тенение формы, снижение тиражестойкости формы, потеря мелких деталей изображения на форме, наличие лишних печатающих элементов на форме, непрокопировка изображения и др.), которые, естественно, появятся и на оттисках.
Более подробно рассмотрим дефект непрокопировки изображения на печатной форме. Непрокопировка может возникнуть по самым различным причинам. Одна из самых серьезных - низкое качество фотоформ. Далее хотелось бы остановиться на возникновении дефекта непрокопировки при использовании качественных фотоформ.
Если свет от источника копировальной рамы попадает под непрозрачные печатающие элементы фотоформы, то в процессе проявки офсетной копии мелкие элементы могут измениться в размерах или совсем исчезнуть. Это может произойти в следующих случаях:
неплотный контакт формной пластины и диапозитивом;
большой процент рассеянного света в световом потоке экспонирующего устройства;
при длительном времени экспонирования (основная экспозиция и экспонирование под рассеивающей пленкой).
Далее хотелось бы более подробно остановиться на возможностях пластин, которые достаточно хорошо известны на рынке российских полиграфических материалов. Это монометаллические позитивные пластины Futura Oro итальянской фирмы Lastra. Компания «РеаЛайн» является официальным поставщиком расходных материалов, производимых фирмой Lastra, поэтому на базе ВНИИ полиграфии и МГУП были проведены испытания по оценке основных свойств этих пластин. Вниманию читателей ниже будут представлены некоторые результаты этих исследований.
Основной задачей являлось изучение репродукционно-графических свойств пластин с использованием шкал оперативного контроля UGRA-82 и KALLE (определение разрешающей способности, графической точности воспроизведения штриховых элементов, оценка градационной передачи при воспроизведении изображения с различной линиатурой).
Все представленные показатели определялись при оптимальных режимах изготовления печатных форм, а именно: согласно рекомендациям фирмы Lastra время экспонирования выбиралось таким, чтобы при проявлении на печатной форме были чистыми (не содержащими копировальный слой) первые 3 поля полутоновой шкалы фрагмента №1 шкалы UGRA-1982, а на поле 4 была вуаль. Также были изготовлены печатные формы при заниженном и завышенном времени экспонирования. Режим проявления оставался постоянным.
При оптимальном режиме изготовления печатной формы пластины Futura Oro оценка разрешающей способности показала, что пластины устойчиво воспроизводят растровую точку в диапазоне 2-98%, графическая точность соответствует воспроизведению штрихового элемента размером 10-12 мкм.
Для оценки градационной передачи были измерены относительные площади растровых точек на печатных формах при помощи денситометра фирмы Gretag Macbeth D19C (по шкале KALLE) и построены графические зависимости Sотн%, печ. ф.=f(Sотн%, ф. ф) - градационные кривые при различных режимах экспонирования при воспроизведении изображения с линиатурой 60 лин./см, которые представлены на рис. 4.
Судя по градационным кривым, при изменении режимов изготовления наблюдаются незначительные градационные искажения, что очень важно, так как это говорит о том, что пластины Futura Oro не критичны к изменению режимов. Таким образом, если потребуется увеличить разрешающую способность за счет снижения времени экспонирования, то сделать это будет возможно, не теряя при этом качество воспроизведения изображения в целом.
Аналогичные зависимости прослеживаются и при контроле воспроизведения изображения с большей линиатурой L=120 лин./см. Градационные характеристики представлены на рис.5.
Анализируя градационные кривые при воспроизведении изображения с различной линиатурой, можно отметить, что при увеличении времени экспонирования наблюдаются 1-2% искажения в светах, но во всем остальном диапазоне градаций градационные кривые близки к идеальным. Такие результаты характеризуют пластины Futura Oro как материалы, которые пригодны для воспроизведения оригиналов различного типа с различной линиатурой.
На сегодняшний день большинство типов офсетных монометаллических пластин, представленных на рынке полиграфических материалов, характеризуются достаточно высокими показателями качества: высокой светочувствительностью копировальных слоев пластин, высокими показателями по тиражестойкости пластин, технологичными свойствами печатных и пробельных элементов, разрешающей способностью и графической точностью воспроизведения штриховых элементов. Это связано с тем, что сегодня ко всем видам полиграфической продукции применяются достаточно высокие требования. Поэтому производители офсетных монометаллических пластин стараются постоянно совершенствовать их свойства. Можно выделить основные направления, в которых в настоящее время ведется работа:
увеличение светочувствительности пластин, позволяющее уменьшить время их экспонирования;
совершенствование технологии зернения пластин, позволяющее улучшить свойства пробельных элементов и снизить время для достижения баланса краска-вода;
улучшение репродукционно-графических свойств офсетных пластин, позволяющее воспроизводить высоколиниатурное изображение;
увеличение тиражестойкости пластин.
На сегодняшний день компания Lastra предлагает новый тип позитивных пластин Futura 101. Чувствительность копировального слоя этих пластин больше, чем у пластин Futura Oro, и, как следствие, время экспонирования при изготовлении формы снижено на 15-20%.
примером совершенствования технологии зернения, может являться технология многоуровневого зернения Multigrain фирмы Fuji, позволяющая получать шероховатую поверхность с различной величиной зернения офсетной пластины. Это, во-первых, позволяет добиться короткого времени достижения вакуума между фотоформой и пластиной; во-вторых, улучшить свойства пробельных элементов за счет лучшего удержания воды на их поверхности; в-третьих, снизить время установления баланса краска-вода.
Снижение времени вакуумирования при экспонировании пластин позволяет получить внешнее микропигментированное покрытие пластин. Именно такое покрытие на основе водорастворимых смол использует при производстве своих офсетных пластин фирма Lastra.
Внешний микропигментный слой также может служить для улучшения репродукционно-графических свойств пластин. Поскольку одной из причин уменьшения разрешающей способности пластин является светорассеяние, то его уменьшение за счет микропигментного слоя и обеспечивает повышение качества воспроизведения.
Увеличение тиражестойкости пластин - одно из важных направлений в совершенствовании технологии их изготовления. Фирмами-производителями разрабатываются пластины с различными показателями тиражестойкости для использования их при печати для различных тиражей. Примером могут служить пластины Agfa Ozasol (Германия) различного наименования:
P5S - для печати средних и больших тиражей, тиражестойкость 100-120 тыс. отт.
Р10 - для высококачественной печати малых тиражей, тиражестойкость до 80 тыс. отт.
P20S - для печати малых и средних тиражей, тиражестойкость 80100 тыс. отт.
Р51 - для средних или больших тиражей, тиражестойкость 150-200 тыс. отт.
P71 - для печати больших тиражей без дополнительного обжига.
При необходимости получения полиграфической продукции с высокими тиражами существует возможность использования формных пластин, предназначенных для термообработки.
Пластины фирмы Lastra Futura Oro в соответствии с указаниями производителя, возможно, использовать для термообработки. В качестве «экрана» используется защитное средство для термической обработки Termogomma LTO 240. Термическая обработка пластин Futura Oro позволяет увеличить тиражеустойчивость печатных форм до 1000 тыс. оттисков.
Современное офсетное производство характеризуется интенсивным использованием электронной техники на всех стадиях подготовки издания к печати и проведения печатного процесса, а также достаточно широким внедрением элементов стандартизации и оптимизации.
Значительные изменения претерпело в последние десятилетия офсетное печатное оборудование – это многокрасочные машины, построенные по модульному принципу, обладающие широкими возможностями. К их важнейшим достоинствам относятся:
возможности изменения формата и красочности печатания;
широкая номенклатура запечатываемых материалов (от легких бумаг с толщиной до 0,05 мм и массой менее 40 г/м2 до картона толщиной до 1,0 мм и массой до 1000 г/м2);
достаточно высокая рабочая скорость (до 10 – 17 тыс. оттисков/час для листовых машин и более 45 тыс. оттисков/час для рулонных);
сравнительно небольшая величина отходов бумаги и высокая экологичность.
Хотя технические принципы офсетной печати остаются неизменными, используемое печатное оборудование можно разделить на три основные категории: малоформатное, листовое и рулонное.
4. Трафаретная печать.
Изготовление трафаретных печатных форм.
Трафаретная печать – способ печати, при котором оттиск получают путем
продавливания краски с помощью эластичного ракеля через печатную форму на бумагу или др. материал.
Форма для трафаретной печати представляет собой сетку из натурального шелка (шелкотрафаретная печать), синтетической ткани или металла, натянутую на специальную раму. Печатающие элементы формы представляют собой открытые участки сетки, пробельные элементы перекрыты задубленным или полимеризованным копировальным слоем. Для трафаретной печати используются вырезные, рисованные, печатные формы, изготовляемые вручную, о также фотомеханические формы.
Существуют три способа изготовления фотомеханических печатных форм: прямой, косвенный и комбинированный. При прямом способе диапозитив копируют непосредственно на сетку, покрытую копировальным слоем. Под действием света копировальный слой под прозрачными участками диапозитива задубливается (или полимеризуется), а на участках, не подвергшихся действию света, удаляется в процессе проявления.
При косвенном способе копию получают на временной подложке – синтетической пленке, а затем переносят на сетку.
В «Ризографе» печатная форма изготавливается путем перфорирования формного материала термоголовкой.
Комбинированный способ сочетает элементы прямого и косвенного способов.
Машины трафаретной печати могут использоваться там, где применение
оборудования других способов печати на не рационально, например, при
печатании на жестких, изогнутых поверхностях, для отделки переплетных
крышек и выпуска продукции с толстыми слоями красок.
5.Флексографский способ.
Флексография - это разновидность высокой печати, использующая эластичные (гибкие) печатные формы и низковязкую краску. Флексографские машины изначально разрабатывались для печати на упаковочных материалах и практически не имеют ограничений по типу запечатываемого материала. Как правило, материал выбирается, исходя только из технологического процесса, который необходим для создания упаковки или иной продукции. Возможно использование бумаги, любого вида картона (мелованный, со специальным покрытием, ламинированный и т. д.), самоклеющихся материалов, металлической фольги, пленочных полимерных материалов любого типа и толщины (современные производители используют специальные средства для печати на ультратонких, чувствительных к нагреву пленках, как например уникальная система «холодное зеркало» фирмы Mark Andy). Кроме того, можно печатать на нестандартных материалах с грубой фактурой, таких, например, как ткань.
Для флексографской печати используются гибкие фотополимерные формы. Именно от них флексография и получила свое название. Такие формы имеют целый ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с формами, используемыми в других типах печати. Они сочетают в себе простоту изготовления (процесс, несколько похожий на изготовление офсетной формы) с высокой тиражестойкостью, присущей формам при высокой и глубокой печати. Тиражестойкость фотополимерной формы превышает тиражестойкость обычной монометаллической офсетной формы на порядок и составляет от 1 до 2,5 млн. оттисков.
Эластичность формы позволяет ей работать и как декель, что исключает
процесс приправки, а так же печатать на материалах с такой грубой фактурой, на которой печать офсетным способом вообще невозможна.
Кроме присущей флексографии гибкости в выборе носителей еще одним ее
преимуществом является цена. Фотополимерные флексографские формы гораздо дешевле, чем металлические формы для глубокой печати, и это только одно из слагаемых относительной дешевизны флексографической печати. Поскольку флексографские машины часто комбинируются в одну линейку с устройствами для ламинирования, высечки, фальцовки и склейки, они оказываются экономичнее других печатных машин, с раздельным технологическим процессом.
Флексографская машина в типичной конфигурации может печатать на листах
пластика, высекать в них отверстия, складывать их в пакет, а затем
склеивать его - и все это в одном технологическом цикле. По этой причине
печатников, использующих флексопечать, часто называют изготовителями
упаковки.
Особенностью флексографии является также ее способность оперировать формами различного размера, что позволяет оптимизировать использование материалов, в то время как фиксированные размеры офсетных форм часто приводят к повышенному проценту отходов. А возможность флексографских машин работать с водными красками, а не с красками на основе растительных масел, принятыми для офсетной литографии, часто является решающим фактором при выборе способа печати на упаковочных материалах для пищевых продуктов. Обычно водные краски оказываются предпочтительнее по экологическим соображениям.
Но часто для изготовления безопасной упаковки для продуктов использование красок на водной основе регламентируется правительственными предписаниями.
полиграфической ярмарки DRUPA’82 фирмы DuPont, Zecher и Windmueller & Huelscher впервые отпечатали иллюстрационное изображение флексографским способом.
6.Заключение.
На данный момент самое большее распространение получил офсетный способ печати. Менее распространена флексография. Уже редко встречаеться высокая печать прародительница флексографии. В узком спектре рынка полиграф услуг расположена трафаретная печать. И как экзотика в Самаре смориться глубокая, представленная в нашем городе всего лишь одной типографией. Также много разновидностей шелкографии и единичные станки тампопечати и сухого офсета. Поэтому в моей контрольной рассказывается лишь о самых распространённых способах печати и способах изготовления к ним печатных форм.
Список литературы
В.И.Шеберстов. «Технология изготовления печатных форм». М.: Книга. 1990.
ОСТ 29.128-96. Пластины монометаллические, офсетные предварительно очувствленные. Общие технические условия.
Справочник к продуктам фирмы Lastra. Манербио, 1996.
Технология изготовления печатных форм. Шеберстов В.И. – М.: Книга, 1990. – 224 с.
Технология аналоговых цветопробных систем. Match Print Imation // Полиграфия. – 1997. – №5, 34 с.
Технология полиграфического производства. Изготовление печатных форм./ Волкова Л.А. – М.: Книга, 1986. – 368 с.
Грибков А.В. Формное оборудование. – М.: Книга, 1988. – 320 с.
Спихнулин Н.И. Формные и печатные процессы. – М.: Книга, 1989. – 360 с.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта
Рис. 3.1. Принципиальная схема изготовления монометаллической и полиметаллической печатных форм плоской печати: 1 - формная основа (металлическая пластина толщиной 0,3-0,5 мм); 1" - слой меди (гальванопокрытие, 6-20 мкм); 1"" - слой хрома (гальванопокрытие, 0,8-1,2 мкм); 2 - копировальный слой (2-3 мкм). Пробельный элемент - гидрофильная пленка (1-2 мкм); печатающий элемент - гидрофобная пленка (2-3 мкм) Рис. 3.2. Капля жидкости на поверхности твердого тела
Плоская офсетная печать - наиболее перспективный и быстро прогрессирующий способ печати; она постепенно теснит высокую и другие виды печати.
Формы офсетной плоской печати отличаются от форм высокой и глубокой печати по двум основным признакам:
- по отсутствию геометрической разницы в высоте между печатающими и пробельными элементами и
- по наличию принципиального различия физико-химических свойств поверхности печатающих и пробельных элементов.
В процессе плоской печати проводится последовательное смачивание формы водным раствором и краской. При этом вода удерживается на пробельных элементах формы вследствие их гидрофильности, образуя на их поверхности тонкую пленку. Краска удерживается только на печатающих элементах формы, которые она хорошо смачивает. Поэтому принято говорить, что процесс офсетной плоской печати основан на избирательном смачивании пробельных и печатающих элементов водой и краской.
Для получения форм плоской печати необходимо создать на поверхности формного материала (формной основы) устойчивых гидрофобных печатающих и гидрофильных пробельных элементов. Это может быть достигнуто разными способами, но повсеместное широкое применение в полиграфии получили монометаллические и биметаллические печатные формы. Наиболее употребительные формные основы для получения как моно-, так и биметаллических печатных форм - это пластины из алюминия (или его сплава) или из углеродистой или нержавеющей стали. Поверхность алюминиевой или стальной пластины при получении монометаллических форм остается без изменения, а при получении биметаллических форм на нее наращивают слой меди (на нем в дальнейшем образуются печатающие элементы), а поверх него - слой хрома или никеля (для образования пробельных элементов).
В обоих случаях (при получении как моно-, так и биметаллических форм) на формную пластину наносят копировальный- слой - негативный (например, хромированный ПВС или диазосмола) или позитивный (производные ортонафтохинондиазидов), в зависимости от способа копирования. На копировальный слой контактным способом копируют растровую или штриховую фотоформу: негатив или диапозитив. После проявления копии последующая ее обработка зависит от характера формной основы - моно- или полиметаллическая.
На рис. 3.1 приведена схема получения монометаллической и полиметаллической форм позитивным копированием.
Получение монометаллической формы очень просто (рис. 3.1 ). Для проявления копии, т. е. для растворения позитивного копировального слоя, служит проявляющий раствор, который не только растворяет облученные участки слоя, но одновременно гидрофилизует обнажающий металл. Состав такого раствора несложен, он содержит метасиликат натрия выделение">рис. 3.1 ) протекает более сложно. Негативный копировальный слой теряет растворимость на облученных участках формы. При проявлении водой обнажается поверхность хрома на участках, соответствующих темным участкам фотоформы. После проявления проводят стравливание хрома (электрохимически в растворе серной кислоты или химически в растворе соляной кислоты). Понятно, что хром стравливается только там, где он незащищен оставшейся пленкой копировального слоя. В результате стравливания хрома обнажается поверхность меди на участках, соответствующих темным местам фотоформы. После этого удаляют оставшуюся пленку копировального слоя и проводят гидрофилизацию - гидрофобизацию формы. Для этого форму обрабатывают раствором, содержащим одновременно и гидрофилизующие компоненты (КМЦ и аммоний щавелевокислый) и гидрофобизующий компонент - бутилксантогенат калия. КМЦ адсорбируется на оксалате хрома, создавая пробельные элементы, а бутилксантогенат - на меди, образуя печатающие элементы.
Чтобы понять механизм избирательного смачивания печатающих и пробельных элементов форм плоской печати, надо обратиться к основным физико-химическим закономерностям процессов смачивания твердых поверхностей жидкостями.
Как известно, капля жидкости, нанесенная на твердую поверхность,
смачивает или не смачивает эту поверхность в зависимости от соотношения трех сил поверхностного натяжения:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.1(3.1)
Разность двух поверхностных натяжений формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.2.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.2)
Смачивание или несмачивание твердой поверхнэсти жидкостью определяется соотношением сил притяжения жидкости к твердому телу (силы адгезии) и сил взаимного притяжения между молекулами самой жидкости (силы когезии). В связи с этим взаимодействие жидкости и твердого тела удобно характеризовать работой адгезии формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/85.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".3.3.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.3)
Очевидно, чем сильнее взаимодействие жидкости и твердого тела, тем больше работа адгезии, тем сильнее (при прочих равных условиях) смачивание. Из сопоставления уравнений (3.2) и (3.3) получаем
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/90.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Она численно равна работе изотермического разделения объема жидкости на две части, т. е.
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.6.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.6)
Принимая во внимание формулу (3..gif" border="0" align="absmiddle" alt="
Таблица 3.1. Работа адгезии формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/94.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" при различных краевых углах смачиваемости 476" border="1">
, град.
Характер смачивания
Полное смачивание - практически реализуемый случай (например, совершенно чистая поверхность стекла полностью смачивается водой). Краевой угол здесь не устанавливается, так как жидкость растекается в виде тончайшей (в пределе мономолекулярной) пленки по поверхности твердого тела. При полном смачивании, очевидно (см. формулу 3.4):
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.8.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.8)
Представления об избирательном смачивании твердых тел впервые ввел П. А. Ребиндер в 1930-х гг. Он предложил классифицировать поверхности твердых тел в зависимости от характера избирательного смачивания водой следующим образом:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/84.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt="
Gif" border="0" align="absmiddle" alt=", т. е.
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/87.gif" border="0" align="absmiddle" alt=", поверхностных натяжений и их составляющих для жидкости и твердого тела.
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/85.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Для этого на испытуемую поверхность наносят капли двух жидкостей, резко различающихся по полярности..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" для каждой из этих жидкостей, после чего, подставив результаты в формулу (3..gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Принимают, что
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/104.gif" border="0" align="absmiddle" alt="). Эти жидкости характеризуются следующими параметрами поверхностного натяжения на границе с воздухом формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.13.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.13)
(Как видно из этих цифр, поверхностное натяжение метилениодида определяется в основном дисперсионными силами, а поверхностное натяжение воды - полярными силами). Принимая во внимание эти величины, получаем следующие простые формулы для вычисления поверхностного натяжения твердых поверхностей:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.15.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.15)
На смачиваемость поверхностей существенное влияние оказывают поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они адсорбируются на поверхности раздела фаз, снижая поверхностное натяжение.
В зависимости от того, на какой поверхности раздела фаз, участвующих в смачивании, происходит адсорбция ПАВ, различают три основных случая:
Gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=".
В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал по определению основных величин смачивания материалов офсетной печати. Измерения, выполненные различными исследователями, показали, что поверхностное натяжение офсетных красок лежит в интервале от 30 до 38 мН/м независимо от их состава. Поверхностное натяжение водных увлажняющих растворов, напротив, лежит в более широком интервале, в пределах от 30 до 75 мН/м.
Таблица 3.2. Поверхностное натяжение печатных красок и увлажняющих растворов, мН/м
Untitled Document
В табл. 3..gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" печатающих и пробельных элементов монометаллических (алюминиевых и биметаллических медь-хром) офсетных форм и вклад дисперсионной и полярной компонент.
Таблица 3.3. Поверхностная энергия печатающих и пробельных элементов форм, изготовленных на предварительно очувствленных монометаллических пластинах зарубежных фирм (536" border="1">
Пластина, фирма, страна
Печатающие элементы
Пробельные элементы
Позитивные:
P7S, "Kalle", ФРГ
FPM-N, "Fuji", Япония
Alympic, "Gold", Англия
GAP, "Polychrome", США
Ортохинондиазиды, ГДР
Негативные:
N3S, "Kalle", ФРГ
FNM-2, "Fuji", Япония
AQ, "Gold", Англия
CAN, "Polychrome", США
Поливинилциннамат, ГДР
Газетная форма, ГДР
Биметаллическая форма, ГДР:
Из табл. 3.2 видно, что в поверхностном натяжении увлажняющих растворов вклад полярной составляющей выше, чем дисперсионной, но у печатных красок поверхностное натяжение почти целиком определяется дисперсионной компонентой. В то же время дисперсионная часть печатающих элементов (табл. 3.3) значительно преобладает над полярной, а в пробельных элементах полярная составляющая превышает дисперсионную. Заслуживает внимания также то обстоятельство (табл. 3.3), что поверхностное натяжение исследованных металлов (медь и хром) относительно невелико (около 40-70 мН/м). Между тем в учебниках и справочниках для поверхностного натяжения твердых металлов даются величины формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/87.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" или путем вычисления адгезионного напряжения выделение">Таблица 3.4. Краевой угол смачивания воды в вазелиновом масле на печатающих и пробельных элементах форм плоской печати
Untitled Document
Предварительно очувствленные пластины |
на элементах |
|||||
Пробельных |
Печатающих |
|||||
Исходная пластина |
После проявления |
После гидрофилизации |
Копировальный слой на ОНХД (исходный) |
После проявления |
После гидрофилизации |
|
Монометаллическая форма |
||||||
| На гладком алюминии | ||||||
| На алюминии с комплексной электрохимической подготовкой поверхности | Растекание |
Растекание |
||||
| На углеродистой стали | ||||||
Биметаллическая форма |
||||||
| Никель - кобальт | ||||||
| Хром | ||||||
| Нержавеющая сталь | ||||||
| Медь | ||||||
Таблица 3.5. Краевой угол смачивания воды и олеиновой кислоты на воздухе на пробельных элементах
Untitled Document
Таблица 3.6. Адгезионные свойства олеофильных и гидрофильных жидкостей на печатающих элементах
Untitled Document
Как видно из табл. 3.4-3.6, пробельные элементы печатных форм имеют краевой угол смачивания воды в избирательных условиях много меньше 90%, т. е. обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами. На воздухе смачивающая способность воды на пробельном элементе настолько велика, что капля растекается по поверхности.
Однако гидрофильный характер поверхности не препятствует растеканию и олеофильных жидкостей. Олеиновая кислота смачивает на воздухе поверхность пробельного элемента так же хорошо, как и вода. Это объясняется тем, что металлы обладают высокой энергией поверхности и способны адсорбировать любую жидкость, как гидрофильную, так и олеофильную. Последние из-за своего низкого поверхностного натяжения обладают даже большей способностью к растеканию по поверхности металла. И только в том случае, когда поверхность контактирует одновременно с двумя разными по полярности жидкостями - вода и вазелиновое масло,- гидрофильная жидкость лучше смачивает гидрофильные поверхности (вода - пробельные элементы) и значительно хуже гидрофобные - печатающие элементы (углы смачивания воды изменяются с 20-57° на 115-145°). Печатающие элементы в противоположность пробельным имеют разные величины смачивания олеофильными и гидрофильными жидкостями (табл. 3.6). Величина адгезионного натяжения олеофильных жидкостей - около 30 мН/м, а гидрофильных - колеблется от отрицательного значения -9,7 до 26,9 мН/м и зависит в основном от поверхностного натяжения жидкости. Однако олеофильные жидкости на печатающих элементах имеют все же большее значение адгезии, чем гидрофильные, разница составляет не менее 4 мН/м.
Для изготовления современных форм плоской печати должны быть использованы в качестве основы высокопрочные металлы, обеспечивающие надежное крепление форм на скоростных офсетных машинах в процессе печатания тиража. И листовые, и рулонные офсетные машины имеют ротационный тип построения формоносителя, и формы закрепляются на цилиндре с усилием, с помощью специальных планок. Углы загибки форм в планках составляют 120°, 90° и 60°. Скорость печатания колеблется от 10 тыс/ч на листовых до 15-30 тыс/ч на рулонных машинах. Тиражность продукции составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов листов-оттисков.
В качестве металла-основы офсетных форм используют алюминий, магниевый сплав алюминия, углеродистую и нержавеющую стали. Показатели прочности этих металлов приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7. Показатели прочности металлов, используемых в качестве основы офсетных форм
Untitled Document
Металлические формы |
Механические свойства |
Число перегибов на губках диаметром 2 мм |
Относительная износостойкость |
||
Временное сопротивление разрыву |
Относительное удлинение , % |
||||
| алюминий АД1Н (0,3 мм) | |||||
| Алюмомагниевый сплав АМг2 (0,3 мм) | |||||
| Сталь углеродистая 08КП (0,3 мм) | |||||
Из механических свойств металлов, в наибольшей степени ответственных за эксплуатационную надежность в процессе печатания, можно выделить прочность, пластичность, сопротивление усталости и износостойкость. Прочность металла характеризуется максимальным условным напряжением, которое выдерживает материал при растяжении до разрушения; пластичность б определяется как относительное удлинение при растяжении. Сопротивление усталости характеризуется максимальным напряжением, которое выдерживает материал, не разрушаясь при повторно-переменных нагружениях. Косвенным показателем сопротивления усталости служит число перегибов. Износостойкость металла может быть оценена по объему сошлифованного металла при заданных условиях истирания. В табл. 3.7 значения износостойкости сталей и сплава алюминия приведены по отношению к износостойкости чистого алюминия.
Из табл. 3.7 видно, что углеродистая сталь значительно превосходит по прочностным показателям алюминий и даже его сплав. В связи с этим сталь сегодня - один из основных материалов при создании высокотиражных печатных форм, в том числе традиционных биметаллических и новых современных - монометаллических форм. Кроме указанных металлов при изготовлении офсетных форм используют медь, никель и хром в виде электролитических осадков толщиной от 1 до 8 мкм.
Помимо прочностных характеристик формные материалы должны отвечать и другим требованиям, чтобы обеспечить получение устойчивых пробельных и печатающих элементов. С этой точки зрения наибольший интерес для нас представляет способность металлов смачиваться олеофильными жидкостями и водой.
Стало традиционным мнение, что медь и цинк лучше смачиваются олеофильными жидкостями и на них более устойчивы печатающие элементы, а алюминий, никель, хром, сталь обладают гидрофильными свойствами и более пригодны для образования пробельных элементов. Эта точка зрения не совсем оправдана. Выше было показано, что металлы как тела, обладающие высокой поверхностной энергией, способны смачиваться любой жидкостью. Олеофильные жидкости с меньшим поверхностным натяжением даже лучше смачивают металлы, чем вода. Большинство исследователей считает, что металлы обладают гидрофобными свойствами. Однако практически мы имеем дело не с чистыми металлами, а с окисными соединениями на их поверхности. Степень и скорость окисления металлов на воздухе обусловлены степенью сродства металла к кислороду. У неблагородных металлов - железа, алюминия, никеля, кобальта, хрома - сродство к кислороду выражено наиболее сильно. Толщина окисных пленок, образующихся на этих металлах при комнатной температуре, по данным оптических и электронно-графических исследований, составляет от 20 до 100%.
В большинстве случаев первичные окисные пленки представляют собой кристаллические образования. Исключение составляют хром и алюминий, на которых при комнатной температуре может возникать аморфный окисел, который при повышении температуры приобретает кристаллическое строение. Окисные пленки на поверхности металла изменяют его физико-химическое состояние, повышая смачиваемость водой. При смачивании водой происходит гидратация окислов, которая усиливает гидрофильные свойства поверхности.
Во всех случаях поверхность формных пластин должна отвечать следующим требованиям:
- иметь высокую твердость и износостойкость - для обеспечения тиражестойкости пробельных элементов формы;
- обладать определенной микрогеометрией, шероховатостью - для обеспечения высокой адгезии печатающих элементов формы;
- хорошо смачиваться копировальным слоем - для обеспечения высокой адгезии между слоем и поверхностью пластины.
Смачиваемость при этом является основной определяющей предпосылкой для высокой адгезии..gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Смачиваемость зависит от природы поверхности и от ее шероховатости.
Шероховатость поверхности представляет собой сложное хаотическое чередование выступов и впадин. Она оценивается по микрорельефу, который записывается с помощью профилографа. Для характеристики микрорельефа по ГОСТ 2789-75 «Шероховатость поверхности» обычно используется один из двух параметров: среднее арифметическое отклонение профиля формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/111.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Кроме того, существует показатель коэффициента шероховатости k - отношение фактической площади поверхности с учетом площади впадин и выступов к проекции на горизонтальную плоскость..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" уменьшается). Согласно уравнению Венцеля и Дерягина:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/f.3.17.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(3.17)
т. е. работа адгезии выделение">k раз. Шероховатость поверхности оказывает существенное влияние и на пробельные элементы. В. С. Лапатухин ввел понятие «влагоемкости» пробельных элементов, которая пропорциональна шероховатости.
Таким образом, с точки зрения создания условий для образования надежных пробельных и печатающих элементов необходимо придать поверхности металла определенную шероховатость. Однако с точки зрения графической точности передачи элементов изображения предпочтение следует отдать гладкой поверхности.
Многочисленные исследования показывают, что перечисленным выше требованиям отвечает поверхность с шероховатостью формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/110.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" от 0,2 до 1,2 мкм.
Для изготовления монометаллических форм используют два типа металлов-основ: алюминий и углеродистую сталь.
Ведущее положение в полиграфической промышленности всего мира занял алюминий как основной материал для изготовления монометаллических форм. В отечественной полиграфии используется алюминий марки АД1Н, представляющий собой практически чистый металл (99,3 %) с естественными примесями меди, магния, марганца, железа и кремния. Химический состав алюминия регламентируется ГОСТ 4784-74 «Алюминий и сплавы алюминиевые, деформируемые. Марки». Специфические требования полиграфической промышленности отражены в ГОСТ 10703-73 «Листы алюминиевые для полиграфической промышленности».
В последние годы металлургическая промышленность нашей страны добилась крупных успехов в качестве отделки поверхности металлов. Так, алюминий имеет 10 классов чистоты отделки поверхности (опред-е">Обезжиривание алюминиевых листов проводят с целью удаления с поверхности консервирующей смазки, масляных следов, грязи. Для этого используют 5 %-ный раствор едкого натра, нагретого до 50-60°С. Растительные или животные жиры омыляются горячим щелочным раствором, а минеральные масла образуют эмульсии и благодаря этому отделяются от поверхности алюминия. Процесс протекает в течение 1-2 мин и сопровождается растравливанием поверхности и бурным выделением водорода:
опред-е">Декапирование поверхности необходимо для удаления шлама и осветления, при этом используют 25 %-ный раствор азотной кислоты с добавкой фторида аммония для дополнительной равномерной затравки.
Электрохимическое зернение алюминиевых пластин позволяет получить равномерный микрорельеф поверхности, развитую мелкокристаллическую структуру (термин «зернение» появился по аналогии с механическим зернением шариками, которое заменила электрохимическая обработка). Электрохимическое зернение производится в разбавленной соляной кислоте (0,3- 1 %) под действием переменного тока (за рубежом используют азотную кислоту)..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" мкм.
Анодное оксидирование шероховатой поверхности алюминия проводится с целью получения прочной и пористой оксидной пленки определенной толщины с мелкозернистой структурой, являющейся сильным адсорбентом. Анодные окисные пленки к тому же хорошо защищают алюминий от коррозии и устойчивы на трение и на износ. Оксидирование алюминия можно проводить в сернокислом или щавелевокислом или хромовокислом электролитах. Последние работают только при высоком напряжении (40- 60 В), поэтому в отечественной практике используют раствор реактивной серной кислоты. Пластину помещают в гальванованну в качестве анода, катодом служит свинец. При электролизе на аноде выделяется кислород, который взаимодействует с алюминием с образованием оксида формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/117.gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=". В связи с этим поверхность алюминия становится более гидрофильной.
Толщина окисной пленки растет пропорционально времени оксидирования, но пленка становится более пористой. Большая пористость нежелательна, так как может стать причиной возникновения брака в формном процессе (неполное удаление копировального слоя при проявлении копий, тенение форм в процессе печатания).
Оптимальный режим оксидирования в 20 %-ном растворе серной кислоты: плотность тока - 1,0-1,5 формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/120.gif" border="0" align="absmiddle" alt=" А.
Наполнение оксидной пленки предусматривает снижение пористости пленки, уменьшение ее активности и улучшение гидрофильных свойств поверхности. Для наполнения оксидной пленки используют горячую воду, пар или раствор натриевого жидкого стекла. В отечественной практике выбран 5 %-ный раствор жидкого стекла, который взаимодействует с алюминием с образованием устойчиво гидрофильной пленки. Равновесный краевой угол воды на воздухе равен 0°, а в избирательных условиях - около 10°.
Натриевое жидкое стекло представляет собой водный раствор силиката натрия общей формулы выделение">m - силикатный модуль от 1,5 до 3,5..gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Водный раствор 5 %-ной концентрации имеет рН II. В щелочной среде кремнезем находится в полимерном, коллоидном состоянии и способен на любую степень гидратации. Гидратированный коллоидный кремнезем заполняет поры оксида алюминия и одновременно увеличивает сродство поверхности к воде.
Помимо жидкого стекла раствор для наполнения содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы. Она адсорбируется на поверхности в виде агрегатов, молекул и вторичных структур, которые образуют на поверхности плотный гидрофильный слой.
Промывка пластин. После всех операций проводится тщательная промывка пластин. После первой и второй операции она важна для того, чтобы не допустить попадания шлама в ванну зернения; после зернения - чтобы не допустить попадания ионов хлора в ванну оксидации; после оксидации - чтобы не допустить попадания кислоты в ванну наполнения. При перенесении в ванну наполнения пластины, плохо отмытой от кислоты, происходит нейтрализация кислоты на поверхности пластины и в результате тормозится процесс наполнения. Промывка пластины после операции наполнения должна удалить с поверхности щелочной раствор силиката натрия, чтобы не разрушался нанесенный затем копировальный слой.
Таким образом, в результате комплексной электрохимической обработки поверхность алюминия приобретает определенную шероховатость (формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/124.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Гидрофильные свойства поверхности обусловлены наличием на ней хемосорбционных пленок силиката натрия и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Это позволяет при изготовлении печатных форм исключить операцию гидрофилизации.
Резюмируя, можно сказать, что электрохимическое зернение ответственно за микрогеометрию, шероховатость поверхности; анодное оксидирование - за износостойкость и адсорбционную активность; наполнение - за гидрофильные свойства поверхности и полноту удаления копировального слоя при проявлении копий. И еще одна роль принадлежит операции наполнения: из пор оксидного слоя вытесняется окклюдированный кислород и тем самым улучшается впоследствии контакт поверхности металла с копировальным слоем.
Показатели качества поверхности алюминиевых пластин
Untitled Document
В настоящее время установлено, что при электрохимическом зернении на поверхности образуются вогнутые полушария, так называемые чашки, с размерами 0,2-2,0 мкм. В чашках формируются структурные элементы оксидного слоя - поры.
На рис. 3.3 показана схема уровней и структурных элементов алюминиевой пластины после комплексной электрохимической подготовки. Из схемы видно, что площадь поверхности алюминия значительно возрастает по сравнению с первоначальной. А при условии хорошего смачивания это должно привести к увеличению площади контакта с копировальным раствором, с водой, с коллоидом, что приведет к увеличению адгезии с этими жидкостями и обеспечит стабильный формный и печатный процессы.
Предпосылкой использования углеродистой стали в качестве основы при изготовлении монометаллических печатных форм явились исследования, проведенные во ВНИИ полиграфии. Впервые было показано, что процесс устойчивой гидрофилизации углеродистой стали обязательно сопровождается пассивированием поверхности и достижение устойчивой гидрофилизации возможно только при условии присутствия на поверхности фазового защитного окисла опред-е">Обезжиривание углеродистой стали проводят электрохимически в щелочном растворе при плотности тока -10опред-е">Декапирование стальных пластин 5 %-ным раствором серной кислоты способствует удалению шлама и нейтрализации поверхности.
Электрохимическое зернение проводится на аноде при плотности тока 2 опред-е">Пассивирование поверхности проводится с целью уменьшения химической активности стали, создания поверхностных защитных пленок в результате адсорбции и хемосорбции или образования фазовых пленок, приводящих к торможению коррозионного процесса.
В качестве пассивирующих веществ могут быть использованы многие соли щелочных металлов: нитриты, хроматы, фосфаты, силикаты, бораты, молибдаты и др., а также бензоаты и фенилацетаты. Наибольший практический интерес представляет использование силиката натрия, который адсорбируется на поверхности стали в виде кремнегеля и образует совместно с гидратом окиси железа защитную пленку, обладающую в то же время высокими гидрофильными свойствами.
Пассивация металла, связанная с явлениями адсорбции или образованием фазовых слоев, сопровождается снижением емкости двойного электрического слоя электрода. На рис. 3.4 приведены кинетики изменения емкости С (опред-е">Показатели качества поверхности пластин из углеродистой стали
Untitled Document
Таким образом, в результате электрохимического зернения и химической пассивации поверхность углеродистой стали приобретает необходимые свойства (">
1) качество фотоформы - оптическая плотность растровых элементов и пробелов, геометрические размеры элементов, резкость и ровность края;
2) фототехнические свойства копировального слоя - светочувствительность, контрастность, область спектрального поглощения, разрешающая и выделяющая способности;
3) физико-химические свойства копировального слоя - адгезия к формной пластине, однородность покрытия, толщина, внутренние напряжения, химическая стойкость к проявителю;
4) свойства формной подложки - коэффициенты отражения, поглощения УФ излучения, показатель шероховатости, способность к гидрофилизации или гидрофобизации;
5) наличие зазора в системе фотоформа - пленка копировального слоя;
6) параметры осветителей - спектральный состав и мощность излучения, параллельность светового потока;
7) состав проявителя и режимы проявления;
8) состав травящего раствора и режимы химического травления (для биметаллических форм);
9) состав обрабатывающих растворов и режимы обработки (удаления задубленного слоя, гидрофилизации, гидрофобизации).
В данном разделе рассматриваются операции, с помощью которых изображение с растровой фотоформы переносится на поверхность формной пластины, т. е. копировальный процесс.
Копировальный процесс на предварительно очувствленных пластинах включает следующие операции: на монометаллических пластинах: совмещение монтажа диапозитива с копировальным слоем, экспонирование, проявление, промывка, сушка копии; на полиметаллических пластинах: совмещение монтажа диапозитивов с копировальным слоем, экспонирование, проявление, химическое дубление, промывка, сушка копии.
Совмещение монтажа диапозитивов с копировальным слоем предварительно очувствленных пластин проводится в копировальной раме по штифтам. Приводочные отверстия в пластине и монтажах пробивают предварительно с помощью пробойника ФПШ-110. Вслед за совмещением идет экспонирование слоя.
При экспонировании надо иметь в виду, что копировальные слои, по сравнению с фототехническими пленками на основе галогенидов серебра, имеют следующие особенности:
формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook412/files/130.gif" border="0" align="absmiddle" alt=". Следующее требование - равномерность освещенности стекла копировальной рамы. Считается приемлемой неравномерность, не превышающая 20 % по всей площади пластины. Это достигается при помощи специальных отражателей. Третье требование к осветителям - параллельность (коллимация) светового пучка. В полиграфии на практике используется дистанционная коллимация, выполняемая путем перемещения источника света на достаточное расстояние от поверхности копировального слоя.
Еще до недавнего времени в качестве источников освещения в полиграфической промышленности использовали белопламенную угольную дуговую лампу и ксеноновые лампы, которые помимо УФ излучения в своем спектре содержат значительную долю видимого и ИК. излучения. В настоящее время основным источником освещения копировальных слоев служат металлогалогенные лампы.
Металлогалогенные лампы представляют собой газоразрядные ртутные лампы высокого давления с добавкой галогенидов различных химических элементов. Отечественная промышленность выпускает два типа металлогалогенных ламп: мощностью 3 кВт, ДРГТ-3000 и ДРТИ-3000.
Как было показано в главе 2, при экспонировании позитивных копировальных слоев происходит фотодеструкция ОНХД и образование щелочерастворимой инденкарбоновой кислоты. На рис. 3. 10 показана кинетика фотодеструкции ОНХД - кривые поглощения копировального слоя при различной продолжительности экспонирования. На рис. 3.10 видно постепенное уменьшение оптической плотности при длине волны 405 нм, характерной для диазогруппы. Негативный копировальный слой на основе ПВС и диазосмолы при экспонировании теряет растворимость в водных проявителях. После прекращения экспозиции дополнительных изменений в копировальном слое не происходит, что свидетельствует об отсутствии постэффекта и является важной характеристикой данных слоев.
На процесс экспонирования влияют оптические явления в системе: источник света - диапозитив - копировальный слой - формный материал. К ним относятся дифракционные явления, эффекты отражения, интерференция. Основным моментом в появлении дифракционных эффектов и усилении их действия является наличие физического зазора между диапозитивом и копировальным слоем. Однако влияние дифракционных явлений заметно только при воспроизведении элементов микронных размеров.
Эффекты отражения заключаются в возникновении в копировальном слое «стоячих волн» в результате появления интерференции отраженного светового потока с проходящим светом. Возникновение интерференционных стоячих волн в копировальном слое приводит к его дополнительному экспонированию в местах, защищенных печатающими элементами диапозитива. На практике это называют «закопировкой», которая для негативных слоев выражается в задубливании печатающих элементов, а для позитивных - в деструкции печатающих элементов и удалении их при проявлении копии. Чем больше отражательная способность формной поверхности и ближе к нормали падающий поток излучения, тем лучше условия для образования стоячих волн. В этой связи использование гладкой поверхности при изготовлении предварительно очувствленных алюминиевых пластин УПА и металлогалогенной лампы с узким спектром излучения является предпосылками для образования интерференционных стоячих волн.
Влияние стоячих волн можно уменьшить путем уменьшения толщины копировального слоя, уменьшения экспозиции, путем введения в слой инертного поглотителя отраженного потока, созданием противоореольных покрытий, уменьшающих отражение. Использование шероховатой поверхности формного материала также способствует исключению эффекта отражения.
Режим экспонирования на предварительно очувствленные пластины выбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольшую разрешающую способность и придать копировальному слою необходимые физико-химические свойства (проявляемость, химическую стойкость и др.). На практике зачастую растровые элементы изображения имеют пологий профиль с максимумом оптической плотности (до 2,ОБ) в центре точки и малой плотностью (до 0,5Б) по краям. Размер такой точки на копии не может быть постоянным.
Поэтому контроль правильности выбора экспозиции осуществляют не по изображению, а по воспроизведению контрольных элементов. Для контроля экспозиции служит полутоновая сенситометрическая шкала СПШ-К. Шкала выпускается в ОЭП г. Кимовска по ТУ 2901-100-83 «Шкала сенситометрическая прозрачная полутоновая ступенчатая СПШ-К для контроля процесса экспонирования офсетных печатных форм». Шкала изготавливается на фототехнической пленке типа ФТ-31 и содержит 11 полей..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" Б.
Правильность выбора продолжительности экспонирования контролируют по номеру полностью проявленного поля шкалы на копиях. На монометаллических формах полностью проявленным полем следует считать поле, которое совершенно не воспринимает краску: на биметаллических формах полностью проявленное поле воспринимает краску так же, как плашка.
Оптимальное воспроизведение шкалы СПШ-К обычно приводится в каждой технологической инструкции на процесс изготовления форм.
В процессе проявления копии на монометаллических пластинах удаляются экспонированные участки слоя и образуется позитивная копия фотоформы; на полиметаллических пластинах, напротив, удаляются неэкспонированные участки и образуется негативная копия. Для проявления копий на монометаллических пластинах служат водно-щелочные растворы, а для проявления копий на полиметаллических пластинах - вода.
Задубленный при экспонировании негативный копировальный слой не обладает, однако, достаточной кислотостойкостью, поэтому его после проявления подвергают дополнительному химическому дублению соединениями трехвалентного хрома. В результате образуются комплексы ионов хрома с гидроксильными группами поливинилового спирта, не израсходованными при фотохимической сшивке. Этот пространственно сшитый полимер обладает высокой твердостью, химической стойкостью, высокой адгезией к поверхности металла и надежно защищает пробельные элементы при травлении хрома на печатающих элементах копии.
Выполнение всех этих операций заканчивается промывкой и сушкой копий. Сушка имеет особое значение для негативного слоя, так как способствует испарению воды из набухшего слоя и восстановлению геометрических размеров элементов изображения. Поэтому режимы сушки должны строго соответствовать рекомендациям технологических инструкций. Обычно температура сушки не превышает 70°С с тем, чтобы не происходило слишком быстрого и резкого испарения воды и деформации элементов изображения.
После сушки копия готова к контролю и корректуре.
На готовой копии контролируется:
1) наличие всех элементов изображения;
2) полное удаление слоя, отсутствие вуали на проявляемых участках;
3) дефекты по полю копировального слоя;
4) воспроизведение полутоновой контрольной копировальной шкалы СПШ-К;
5) воспроизведение растровой контрольной шкалы РШ-Ф.
При обнаружении дефектов проводят корректуру копий соответствующими корректирующими составами.
В результате проведения копировального процесса изображение перенесено на поверхность формной пластины, получена копия с монтажа диапозитивов. После этого следует вторая часть технологического процесса, которую условно можно назвать, собственно, формным процессом. В этом процессе проводят специальную физико-химическую обработку копий и получают устойчиво гидрофобные печатающие и гидрофильные пробельные элементы на поверхности формной пластины, т. е. получают печатную форму.
Копия на монометаллических пластинах (гладкого алюминия или углеродистой стали) представляет собой участки исходного копировального слоя, соответствующие изображению, т. е. печатающим элементам, и участки чистого металла, соответствующие пробельным элементам.
Копировальный слой на основе ОНХД имеет краевой угол смачивания воды в избирательных условиях 118°, т. е. обладает ярко выраженными гидрофобными свойствами. Вспомним также (табл. 3..gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=".gif" border="0" align="absmiddle" alt=" равна 4-8 мН/м. Отсюда также следует, что сродство копировального слоя к печатным краскам велико, что подтверждает возможность использования слоя в качестве основы печатающих элементов формы.
Кроме перечисленных выше параметров, печатающие элементы должны обладать высокой адгезией к поверхности формной пластины и высокой механической прочностью. Эти свойства обеспечиваются физико-химическими параметрами копировального раствора (составом растворителей, их температурой и теплотой испарения, химическим строением светочувствительных и пленкообразующих твердых составляющих, наличием модифицирующих добавок), а также условиями формирования и сушки копировального слоя. Оптимальное сочетание этих параметров отрабатывается на стадии изготовления предварительно очувствленных пластин в условиях централизованного производства и было рассмотрено выше.
Таким образом, по своим физико-химическим и механическим свойствам копировальный слой на основе ОНДХ отвечает требованиям, предъявляемым к печатающим элементам. Практика показала, что тиражестойкость форм УПА, изготовленных на пластинах гладкого алюминия, составляет 50 тыс. оттисков при печати на листовых машинах.
Однако предварительно очувствленные пластины на углеродистой стали были разработаны для печати на рулонных машинах тиражом более 100 тыс. оттисков. Да и алюминиевые пластины на сплаве АМГ-2 пригодны для этих целей по механическим прочностным свойствам подложки. Чтобы повысить тиражестойкость печатающих элементов, они должны быть подвергнуты термообработке при повышенной температуре.
При температуре 150-240 °С в копировальном слое происходят химические превращения олигомеров в полимеры, образуются сшитые структуры резольных составляющих слоя. Происходит «отверждение» пленки, т. е. образуются все возможные химические связи между отдельными компонентами. Это приводит к резкому повышению всех физико-химических и механических показателей пленки.
Во ВНИИ полиграфии была проведена работа по оценке механической прочности пленки копировального слоя на углеродистой стали после термообработки при температуре 210°С в течение 6 мин. Механическую прочность оценивали методом микрорезания. Стальной, иглой под фиксируемой нагрузкой проводили резание слоя и оценивали глубину реза (h , мкм) и ширину (l , мкм) с помощью профилографа «Калибр». В табл. 3.10 приведено изменение этих величин после воздействия температуры для нескольких составов слоя.
Таблица 3.10. Влияние термообработки на механическую прочность копировального слоя
Untitled Document
Приведенные в табл. 3.10 данные свидетельствуют о том, что глубина бороздки после термообработки уменьшается в 5-10 раз, а ширина в 2-4 раза, т. е. прочность слоя к механическому воздействию значительно возрастает.
Однако высокая механическая прочность слоя - не единственный фактор высокой износостойкости слоя в тиражной печати. В печатном процессе форма испытывает воздействие многих факторов: циклические нагрузки, трение в паре с офсетным цилиндром, красочными и увлажняющими валиками, абразивное действие бумажной пыли, биение валиков и т. п., приводящие к абразивному и усталостному износу формы. Помимо этого печатающие элементы формы находятся в контакте с разнообразными средствами: увлажняющим раствором, краскоочищающими пастами и средствами для смывки резин. В связи с этим в исследованиях ВНИИ полиграфии было оценено влияние термообработки на устойчивость слоя к воздействию указанных механических и химических факторов. Оценку проводили комплексно по показателям износостойкости слоя в процессе истирания, адгезии к поверхности металла, химической стойкости.
На рис. 3.11. показано влияние температуры термообработки на химическую стойкость к органическому растворителю (кривая 1) и раствору 10 %-ного едкого натра (кривая 2), износостойкость (кривая 3), адгезию к поверхности стали (кривая 4). Как видно из рис. 3.11 , химическая стойкость слоя возрастает скачкообразно в интервале температур 140-180°С. Кривая зависимости износостойкости также имеет резкий подъем в области температур 170-220°С, после чего ход кривой замедляется. Адгезия слоя к поверхности металла достигает максимума в зоне температур 130- 220°С, а затем начинает падать и может опускаться ниже исходных значений.
Аналогичные результаты получены и для алюминиевых пластин.
Таким образом, наибольший эффект от термообработки может быть достигнут только при соблюдении определенных условий нагрева. Так, температуры ниже 180°С не обеспечивают достаточной износостойкости слоя, а перегрев пластин выше 240°С уменьшает адгезию слоя. В технологических инструкциях рекомендуется температура 210-240°С и продолжительность обработки - 4-5 мин.
Косвенным показателем качества термообработки может служить цвет слоя на плашке. При нагреве в правильном режиме слой на алюминиевых пластинах приобретает золотистую окраску, на стальных - коричневую.
Практика показала, что тиражестойкость печатных форм возрастает до 100-150 тыс. на пластинах ДОЗАКЛ и до 300 тыс. на стальных пластинах Лысьвенского металлургического завода.
Надо иметь в виду, что повышенная температура оказывает сильное воздействие на алюминий: показатель прочности снижается, пластичность возрастает. Во время печати это приводит к образованию трещин у клапанов формы. Поэтому термообработку алюминиевых форм следует проводить при температуре не выше 200°С. Термообработка стальных пластин на прочностные показатели их практически не влияет.
Таким образом, устойчивые печатающие элементы монометаллических печатных форм образуются на исходном или подвергнутом термообработке копировальном слое.
Условия создания устойчивых пробельных элементов зависят от природы металла и состава гидрофилизующего раствора.
Для создания устойчивых пробельных элементов производят гидрофилизацию - специальную обработку копии гидрофилизующим раствором. Основным компонентом его является кислота или соль, которая очищает поверхность данного металла от загрязнений и одновременно химически взаимодействует с ним, образуя гидрофильные минеральные пленки. Вторым компонентом раствора является гидрофильный полимер, который адсорбируется на свежеобразованной пленке, образуя гидрофильный органический слой. Этот слой является «губкой», которая при смачивании водой хорошо впитывает и удерживает в себе часть воды. Наиболее распространенным составом гидрофилизующего раствора для алюминиевых пластин является смесь разбавленной 3 %-ной ортофосфорной кислоты с карбок-симетилцеллюлозой или декстрином.
На поверхности углеродистой стали устойчивые гидрофильные пленки образуются в 10 %-ных растворах ферроцианида калия (желтая кровяная соль) или 5 %-ного раствора триполифосфата натрия. Полагают, что ионы железа образуют комплексные соединения с анионом гексацианоферрата, а также с полимерными цепочками полифосфата. На обработанной таким образом поверхности краевой угол смачивания выделение">Таблица 3.12. Краевые углы смачивания в избирательных условиях
Untitled Document
Как видно из табл. 3.12, пробельные элементы форм, не покрытых защитным коллоидом, теряют свои гидрофильные свойства довольно быстро: через сутки они легко депрессируются, а через несколько суток становятся гидрофобными. Полимерная пленка очищенной карбоксиметилцеллюлозы надежно сохраняет пробельные элементы в течение месяца. Рекомендуется добавлять к раствору КМЦ неионогенного ПАВ, например синтанола ДС-10, который препятствует ресорбции загрязнений из раствора при растворении защитного покрытия.
Как и в обычном процессе плоской печати с увлажнением, требования к формам для печати без увлажнения определяются принципами печатного процесса. В плоской печати без увлажнения после прокатывания красочного валика по поверхности формы краска должна остаться на печатающих элементах, оставив пробельные элементы абсолютно чистыми. Иными словами, краска должна хорошо смачивать печатающие элементы и не смачивать (или плохо смачивать) пробельные элементы.
Отсюда вытекает основополагающее принципиальное требование к фор-, мам для печати без увлажнения: пробельные элементы должны обладать минимальной свободной поверхностной энергией, намного меньшей, чем печатающие элементы, т. е. пробельные элементы должны быть образованы на пленке полимерного покрытия с низкой свободной энергией. Такими являются кремнийорганические полимеры, в частности полисилоксановые покрытия.
Во ВНИИ полиграфии в качестве материала для создания пробельных элементов формы для плоской печати без увлажнения был рекомендован диметилосилоксановый каучук. Покрытия получали из раствора в бензине с последующей перекисной вулканизацией при температуре 100-110°С в течение 2 ч.
Возможны следующие варианты технологического процесса изготовления форм для печати без увлажнения.
1. На металлическую (алюминиевую) основу наносят копировальный слой, а на него - слой полисилоксанового каучука. Экспонируют через негатив или диапозитив в зависимости от характера копировального слоя. Проявляют копию, удаляя копировальный слой с печатающих элементов вместе с полисилоксановым покрытием. В результате получают форму, в которой печатающие элементы образованы на поверхности чистого металла, а пробельные элементы состоят из двухслойного покрытия: верхнего - полисилоксанового и нижнего - копировального слоя. На таком принципе построены формы фирмы «Терей» (Япония).
2. Полисилоксановое покрытие наносят на проявленную копию, изготовленную на ортонафтохинондиазидах. Затем с печатающих элементов органическим растворителем удаляют копировальный слой вместе с верхним покрытием. На форме печатающие элементы образованы на чистом металле, пробельные - на полисилоксановом покрытии.
3. Для изготовления формы используют копировальный слой, обладающий низкой поверхностной энергией. Очевидно, это должен быть полисилокса-новый полимер со светочувствительным компонентом. Под действием света полимер структуризуется, сшивается, образует пробельные элементы, а проявленные участки чистого металла являются печатающими элементами формы. По такому варианту изготавливаются формы фирмы «ЗМ» (США).
Во всех трех вариантах печатающие элементы форм для печати без увлажнения образованы на металле, а пробельные - на силоксановом покрытии. Таким образом, данные формы являются как бы антиподом по отношению к обычным формам.
4. Форму изготовляют на лазерном автомате. Полисилоксановое покрытие наносят на металлическую пластину с подслоем диэлектрика (смолы), обладающего низкой теплопроводностью. Лазерный луч модулируется в соответствии с оригиналом и выжигает слой полисилоксана в области печатающих элементов, которые создаются на диэлектрике. Пробельные элементы образуются на полисилоксановом покрытии с подслоем диэлектрика. Такая технология была реализована в Экспериментальной типографии ВНИИ полиграфии. Тиражестойкость форм составляла около 30 тыс. оттисков при печати на машине «Ромайор».
Печать без увлажнения имеет ряд существенных преимуществ: нет проблем поддержания баланса краска - увлажняющий раствор, сокращается время подготовки машины к печатанию, повышается насыщенность и идентичность тиражных оттисков, улучшается градационная передача изображения.
Длительное время существовало мнение о невозможности реализации плоской офсетной печати без увлажнения. Действительно, невозможно создать пробельные элементы с абсолютным несмачиванием краской. Ряд советских и зарубежных ученых отмечают большую роль когезии краски в печатном процессе без увлажнения.
В последние годы появилась новая концепция, на наш взгляд, наиболее правильно трактующая механизм офсетной печати без увлажнения. По этой теории, восприятие краски пробельными элементами должно быть затруднено наличием или образованием низковязкого слоя растворителя, продиффундировавшего из краски. Поэтому при накатывании краски происходит разрыв по низковязкому слою растворителя (аналогично разрыву по воде на пробельных элементах классических форм).
Условие образования граничного низковязкого слоя заключается в том, что параметры растворимости пробельных элементов формы и растворителя краски должны быть близкими. Следовательно, зная дисперсионные и полярные составляющие поверхностного натяжения растворителя красок и полимерного покрытия пробельных элементов форм, можно составлять различные системы. Примечательно, что из всех рассмотренных материалов силикон в качестве растворителя имеет самые большие области полярной и дисперсионной составляющих поверхностного натяжения.
Проекционное экспонирование в фотоаппарате непосредственно на формный материал является перспективным направлением, так как позволяет уменьшить расход дефицитных серебросодержащих материалов, резко сократить технологический цикл воспроизведения оригинала, уменьшить трудоемкость процесса, сократить производственные площади и рабочую силу.
Прямое экспонирование на формный материал базируется на использовании оригинала-макета, представляющего собой спусковой монтаж всех полос текста и иллюстраций на формат печатной формы. Текст оригинала может быть отпечатан на пишущей машинке, наборно-печатающей технике или в виде распечаток с выводных устройств ЭВМ, фотонаборных полос на бумаге (фотобумаге), страниц ранее выпущенных изданий. Наиболее целесообразно применение фотонабора с выводом на фотобумагу. Иллюстрации обычно изготавливают также на фотобумаге, хотя допустимо использование в одном монтаже изображений на бумаге и на фотопленке.
Для переноса изображения проекционным экспонированием формный материал должен обладать значительно более высокой светочувствительностью, чем обычные копировальные слои. В настоящее время только галогеносеребряные и электрофотографические материалы обладают достаточной светочувствительностью и нашли промышленное применение для изготовления офсетных форм проекционным экспонированием в фоторепродукционных устройствах.
По способу дифференциации пробельных и печатающих элементов формы галогенсеребряные материалы можно разделить на две подгруппы:
1) с диффузионным переносом солей серебра и проявляющего вещества
2) многослойные системы, состоящие из серебросодержащего и копировального слоев.
Электрофотографические материалы делятся на органические и неорганические, пригодные для прямого и косвенного способов изготовления форм (с переносом изображения с промежуточного носителя).
Изготовление форм методом диффузионного переноса основано на применении многослойных серебросодержащих материалов. Сущность его состоит в том, что галогеносеребряный экспонированный негативный слой проявляется в контакте с приемным слоем, который не является светочувствительным, не содержит галогенного серебра, но включает мелкодисперсные частицы сернистого или металлического серебра. В процессе обработки проявителем, содержащим растворитель галогенного серебра (например, тиосульфат натрия), в негативном слое на неэкспонированных участках, соответствующих изображению оригинала, растворяется некоторое количество галогенного серебра. Растворенное галогенное серебро диффундирует в приемный слой, где и восстанавливается проявителем до металлического серебра в результате каталитического действия зародышей металлического или сернистого серебра. Таким образом в приемном слое образуется позитивное серебряное изображение.
Светочувствительный и приемный слои могут находиться в одном материале (однолистный вариант) или на разных материалах (двухлистный вариант). Первые промышленные материалы с использованием диффузионного переноса предусматривали двухлистный вариант. В этом случае светочувствительный негативный слой наносится на бумажную или пленочную основу, а приемный слой на формный материал - алюминиевую фольгу или гидрофильную бумагу. После экспонирования светочувствительный негативный слой приводится в контакт с приемным слоем и проявляется в специальной ванне. На алюминиевой фольге комплекс серебра восстанавливается в олеофильное металлическое серебро электрохимическим путем, на гидрофильной бумаге - химическим. После вывода из проявляющего устройства негативный материал отделяют от формной пластины, обрабатывают пробельные элементы формы.
Этот принцип использован фирмой «Агфа - Геверт» (ФРГ - Бельгия) при создании процессов Гевакопи и Копирапид. Аналогичные процессы разработаны фирмами «Эстман Кодак» (США), «Мицубиси Пэпир Ко» (Япония), «Хаусан Элграфи» (Англия).
Начиная с 70-х гг. появились различные варианты однолистного формного материала с диффузионным способом переноса. Широкое промышленное применение, в том числе в нашей стране, нашли пластины Верилит фирмы «Кодак». Аналогичны им пластины Рапилит, Дирукталит, Супермастер фирмы «Агфа - Геверт» и пластины Сильвер-матер фирмы «Мицубиси». В качестве основы используется бумага или бумага, ламинированная пленкой. На нее наносятся три желатиновых слоя: нижний слой содержит проявляющее вещество; средний - светочувствительный негативный галогенсеребряныйслой; верхний - предварительно засвеченный эмульсионный слой с гидрофильными свойствами, содержащий центры проявления. После экспонирования в фотоаппарате образуется скрытое изображение в среднем слое. Пластины обабатываются щелочным раствором, называемым активатором, в результате в среднем слое на засвеченных участках проявляется изображение и проявляющее вещество не проникает в верхний слой. Поэтому верхний слой на этих участках сохраняет свои гидрофильные свойства - образуются пробельные элементы. Незасвеченные участки среднего слоя не препятствуют проникновению проявителя в верхний слой. В результате в верхнем слое происходит восстановление галогенида серебра и гидрофобизация поверхности - образуются печатающие элементы формы.
Время экспонирования составляет 10-15 с. Для обработки форм выпускаются специальные процессоры. Разработаны также автоматизированные репропоточные линии производительностью 2-3 формы/мин. Тиражестойкость форм - от 1 до 20 тыс. оттисков.
Изготовление форм с использованием электрофотографических процессов базируется на применении органических и неорганических фотополупроводников. Сущность процесса заключается в появлении проводимости слоя под действием света (фотопроводимость), сопротивления некоторых заряженных полупроводников пропорционально освещенности, т. е. в изменении фотопроводимости. При освещении фотопроводимость превышает темновую проводимость за 3 порядка. При этом на освещенных местах (пробелах) происходит полная нейтрализация зарядов, а на неосвещенных - печатающих элементах - образуется скрытое электростатическое изображение (положительное или отрицательное).
Широкое промышленное применение нашли материалы на основе органических фотополупроводников , в качестве которых используются главным образом карбазолы, а также оксазолы, триазолы и др. Они наносятся в смеси с высокомолекулярными смолами на бумажную или металлическую основу. Технологический процесс изготовления печатной формы включает следующие операции: зарядка слоя, проекционное экспонирование, проявление, закрепление изображения, удаление слоя с пробельных элементов, гидрофилизация пробельных элементов, нанесение защитного коллоида.
Зарядку слоя проводят методом коронного разряда. Для удержания заряда в течение длительного времени слой полупроводника должен обладать высоким удельным объемным сопротивлением - около опред-е">Материалы на основе неорганических фотополупроводников содержат в качестве фотопроводящего слоя окись цинка или сульфид кадмия. Они наносятся на бумажные пластины и, как правило, обладают низкой тиражестойкостью - до 1 тыс. оттисков. Для изготовления форм выпускаются автоматические устройства, например Платемекер (Дания, фирма «Эско-фот»), Гевафакс (фирма «Агфа - Геверт»). Последний имеет производительность до 7 форм/мин, рассчитан на работу с рулонным материалом и проявление жидким, положительно заряженным тонером. Основное назначение форм - оперативная полиграфия.
1. Изготовление форм плоской офсетной печати
2. Изготовление форм высокой печати на основе фотополимерных композиций
3. Разновидности печатных форм глубокой печати
4. Изготовление форм для специальных видов печати
5. Прямые способы изготовления печатных форм
6. Влияние способов изготовления печатных форм на требования к обработке информации
Список литературы
1. Изготовление форм плоской офсетной печати
На печатной форме плоской офсетной печати (рис. 1) печатающие и пробельные элементы находятся практически в одной плоскости. Способ изготовления печатных форм, осуществляемый с использованием позитивных фотоформ и с применением предназначенных для такого способа позитивно работающих формных пластин, называется способом позитивного копирования. При этом копировальный слой формных пластин обладает такими свойствами, что в процессе проявления он удаляется с засвеченных участков, и в итоге эти участки печатной формы становятся невосприимчивыми к печатной краске.
Соответственно, название способ негативного копирования появилось в результате того, что в ходе изготовления печатной формы используются негативные фотоформы. При этом применяются формные пластины с негативным копировальным слоем. В ходе обработки копировальный слой удаляется со всех участков, которые не были достаточно засвечены. Воздействие экспонирующего излучения происходит на прозрачных участках фотоформы, соответствующих печатным элементам, воспринимающим печатную краску.
Перед тем, как производить экспонирование или копирование формных пластин, каждая из которых предназначена для одного из однокрасочных изображений, на пластинах пробиваются отверстия приводки, что обеспечивает точное размещение фотоформ/макета печатного листа. Очень часто на печатной форме пробиваются приводочные отверстия предназначенные для ее правильной установки в печатной машине. Эти отверстия могут быть сделаны уже после проявления экспонированной формной пластины. В традиционном фоторепродукционном процессе форма плоской печати может быть изготовлена экспонированием в проекционной или контактной системе.
Проекционные экспонирующие системы (работающие на отражение или на пропускание) используются при выпуске черно-белой книжной и газетной продукции (так же, как и в трафаретной печати), т.е. продукции, к которой не предъявляются высокие требования в отношении качества. Проекционная растровая система работает по принципу эпидиаскопа (для оригиналов, выполненных на непрозрачной основе) или как диапроектор (для оригиналов, выполненных на прозрачной основе). Макет, фотоформу полосы создают в виде клеевого монтажа на бумажной или прозрачной основе (рис. 2). Фотоформа сверстанной полосы проецируется на формную пластину. В результате в процессе экспонирования на печатной форме записывается последовательность полос, соответствующая монтажному листу.
Рис. 2. Микрофотография поверхности печатной формы плоской офсетной печати
При работе на копировальномножительной машине (stop&045;and&045;repeat – остановиться и повторить) (рис. 3) можно обходиться даже без монтажного листа. В этом устройстве контактным методом копируются фотоформы полос издания, установленные в специальной кассете. При экспонировании в контактнокопировальной раме с вакуумным прижимом (рис. 4) необходимо обеспечить контакт полноформатного монтажа, выполненного на прозрачной основе, с формной пластиной. Монтажная фотоформа фиксируется на формной пластине посредством точного размещения по приводочным штифтам и укладывается в контактнокопировальную раму. Монтаж и формная пластина оказываются между гибким резиновым полотном и стеклянной пластиной. Воздух из внутреннего пространства "сэндвича" отсасывается и, таким образом, создается давление воздуха между полотном и стеклянной пластиной, что обеспечивает удовлетворительный контакт между копируемым монтажом и пластиной. Затем производится экспонирование от источника УФ излучения.
Фотохимически активный слой формной пластины реагирует на поток света, падающий от источника излучения. Для получения хороших результатов копирования на формную пластину должна воздействовать минимально допустимая энергия, приходящаяся на единицу площади. Как и при изготовлении фотоформ, оптимальная экспозиция зависит от источника излучения и от свойств формного материала.
Рис. 3. Система проекционного копирования (технология на пропускание) для изготовления печатных форм плоской офсетной и трафаретной печати (Proditec Projectionssysteme)
Рис. 4. Копировально-множительная машина (стоп – стартового типа)
Излучение чаще всего генерируется посредством галогенной лампы накаливания. Пучок излучения состоит из параллельно направленной и переменной диффузной составляющих. Диффузнорассеянная часть потока может быть значительно увеличена посредством применения рассеивающей матовой пленки. Это необходимо при позитивном копировании для того, чтобы исключить запись на печатной форме пылинок и обрезных краев фотопленки. Нежелательным эффектом является исчезновение мелких деталей в процессе экспонирования, когда при излишне большой экспозиции излучение попадает под темные участки фотоформы.
Рис. 6. Контактно-копировальная рама с устанавливаемым матовым листом (Sack)
Проявление (в растворах/химическое) в простейшем случае выполняется вручную, однако предпочтительнее его вести в кювете или в проявочной машине. Перед тем как наносится защитный слой, пластину проверяют на наличие ошибок и, если необходимо, корректируется вручную. При так называемой "минус корректуре" нежелательные печатающие элементы удаляются корректурной жидкостью, ручкой или кистью. "Плюс&045;корректура" является более сложной. Могут быть внесены только очень незначительные изменения, такие, как заполнение краской дефектов или небольших участков на плашке при выворотке. Для этого на участках, требующих корректуры, сначала должен быть смыт уже имеющийся там защитный слой, а затем на эти места наносится корректурный лак.
Стадии корректуры и создания защитного слоя, а также стадия термообработки составляют область процессов отделки печатных форм. В процессе нанесения защитного слоя (называемого "гуммированием") пластина покрывается тонким слоем гуммиарабика или раствора аналогичного химического состава, которые придают пробельным элементам устойчивые гидрофильные свойства. Твердость копировального слоя повышается в процессе термообработки, чем достигается большая тиражестойкость печатной формы. При выборе оптимальной экспозиции должны быть учтены следующие требования:
· интервал оптических плотностей, типичный для данного печатного процесса, должен быть воспроизведен на печатной форме;
· изменения в передаче градаций на стадии перехода от фотоформы к печатной форме должны находиться в узком диапазоне допусков.
Управление процессом копирования позитивных печатных форм осуществляется посредством анализа микроштрихового поля, содержащегося в контрольном тест объекте. Группа микроштрихов наименьших размеров, воспроизводимых на печатной форме, обычно находится в диапазоне 12 мкм или 15 мкм (при печати бесконечных формуляров – 20 мкм). На рис. 5 приведен соответствующий пример . Для контроля процесса негативного копирования дополнительно с микроштриховыми полями используется полутоновый клин. Более подробно спецификации и/или стандарты для оценки печатной формы представлены ниже:
· стандартизация способа офсетной печати по BVD/FOGRA (13.2.3), ;
· стандартизация многокрасочной газетной печати ;
· стандартизация печати бесконечных формуляров (13.2.3), ;
· стандарт DIN 16620, часть 2 или соответствующий ему стандарт ISO;
· ISO 12218 - общий стандарт офсетной печати, .
Оценка растровых величин на печатной форме не является необходимой, так как она может быть выполнена по копировальной шкале FOGRA на основе считывания микроштриховых полей (рис. 5). На обычных формных материалах с диазотипными копировальными слоями воспроизведение контрольной шкалы оценивается с помощью микроскопических измерений. Однако этот метод не всегда применим при использовании цифровых технологий изготовления печатных форм "компьютер – печатная форма".
Вследствие небольшого светорассеяния и попадания экспонирующего излучения под непрозрачные участки фотоформы при позитивном копировании обнаруживается уменьшение размеров растровых точек с переходом от фотоформы к печатной форме и, наоборот, при негативном копировании происходит увеличение размеров растровых точек. В средних тонах размеры растровых точек отклоняются примерно на 3%. Разница обычно учитывается на стадии доформных процессов. Данные отклонения внесены в стандарты на процессы плоской офсетной печати (ISO 12647 часть 2; раздел 14.4) и газетной печати (ISO 12647, часть 3; раздел 14.4).
Управление процессом экспонирования при изготовлении печатных форм зависит от характеристик фотоформ и осуществляется с помощью так называемого "интегратора излучения" (известного как "счетчик тактов"). Это устройство автоматически рассчитывает экспозицию как произведение действующей интенсивности излучения на время экспонирования. Засветка прекращается, как только достигается требуемый уровень экспозиции.
Рис. 5. Тест-объект для контроля процесса позитивного или негативного копирования в производстве печатных форм плоской офсетной печати (UGRA/FOGRA)
Схема на рис. 6.1 иллюстрирует основные операции, применяемые при изготовлении печатных форм по цифровой технологии. В данном случае запись информации производится непосредственно на формный материал и нет необходимости использовать фотоформы, следовательно, можно применять только электронные монтажи полос. Цифровая технология часто называется технологией CtP (от англ. - Computer to Plate: компьютер - формный материал, компьютер - печатная форма).
Технология CtP имеет следующие преимущества. Прежде всего, сокращается рабочий цикл, так как не требуется изготавливать фотоформы; уменьшается количество необходимого оборудования и материалов; не требуются фотографические пленки и реактивы для их обработки; не нужны фотовыводные устройства, копировальные рамы; высвобождаются рабочие площади, уменьшается численность персонала. Считается также, что повышается качество печатных форм.
Однако цифровые технологии по сравнению с аналоговыми менее гибки. Как уже упоминалось, в технологиях CtP нельзя использовать монтажи, изготовленные вручную, а можно применять только цифровые. Это не всегда удобно, так как часто заказчики приносят готовые фотоформы с рекламными материалами. Выходом является оцифровка таких материалов и последующее размещение их на цифровых полосах и в электронных монтажах. Кроме того, при использовании CtP нельзя контролировать качество цветовоспроизведения с помощью аналоговой цветопробы. Цифровая же цветопроба пока еще имеет ряд недостатков, однако, есть надежда, что в дальнейшем она в значительной степени будет усовершенствована (см. § 4.9).
В настоящее время цифровые технологии находят применение в производстве печатных форм различных видов печати: плоской офсетной, флексографской, трафаретной и т.д. Формы глубокой печати изготавливаются только с применением цифровой технологии. Технология CtP требует специальных формных материалов, особенности которых мы рассмотрим в дальнейшем при знакомстве с некоторыми способами изготовления печатных форм. Существует и разновидность этой технологии, известная как CtcP (от англ. - Computer to conventional Plate - из компьютера на обычный формный материал). В данном случае используются копировальные слои, которые могут применяться и в аналоговых, и в цифровых технологиях. Поэлементная запись может производиться в формовыводных устройствах, которые также называются плейтсеттерами, рекордерами, или в специальных печатных машинах.
В цифровых технологиях для разделения поверхности формного материала на печатающие и пробельные элементы могут использоваться следующие способы записи информации:
- поэлементное экспонирование с использованием в качестве источников света лазеров или ультрафиолетовых ламп;
- поэлементное нагревание, а также поэлементное выжигание с использованием инфракрасных лазеров;
- поэлементное гравирование с применением специальных резцов.
В формовыводных устройствах применяются лазеры значительно большей мощности по сравнению с лазерами фотовыводных устройств. Это связано с тем, что чувствительность фотографических пленок на порядок выше чувствительности формных материалов. Для изготовления печатных форм нашли применение ИК-лазеры, а также ультрафиолетовые, фиолетовые, зеленые и красные лазеры.
В некоторых случаях экспонирование осуществляется с использованием УФ-ламп. Хотя УФ-излучение не является световым, так как не вызывает у нас светового ощущения, принято говорить, что все лазеры, кроме инфракрасных, осуществляют световое воздействие на копировальный слой.
Как и при изготовлении фотоформ, устройства для записи печатных форм имеют три конструктивных элемента - цифро-аналоговый преобразователь RIP, преобразующий цифровой сигнал в аналоговый и управляющий процессом записи на формный материал, записывающее устройство и устройство для обработки экспонированного материала (в случае необходимости).
Возможны три варианта размещения материала в записывающих устройствах: формные пластины могут размещаться на внешней поверхности барабана, на его внутренней поверхности или на плоскости.
В устройствах с внешним барабаном пластина должна быть очень хорошо закреплена, так как при записи барабан вращается с большой скоростью.
Пластина закрепляется по тому же принципу, что и формы в печатных машинах. Цифровые данные 1 (рис. 6.2 ) поступают в записывающее устройство, которое перемещается вдоль образующей вращающегося (показано стрелками) цилиндра 4. Запись на формный материал 5 может осуществляться лазером 2, излучение которого фокусируется на формном материале объективом 3.
Преимуществом такой конструкции является, прежде всего, возможность простой фокусировки сразу нескольких лазерных лучей на поверхности формного материала, В случае использования многолучевой (до 200 лучей и более) записи скорость изготовления печатной формы значительно повышается. Но при этом некоторые лучи могут создавать недостаточную или чрезмерную интенсивность, что ухудшит качество изготовления печатных форм. С использованием внешнего барабана осуществляется изготовление печатных форм для всех основных видов печати, а также изготовление печатных форм в специальных печатных машинах.
В устройствах с внутренним барабаном формная пластина неподвижна. Схема записи в таких системах, а также ход лучей и оптика представлены на рис. 6.3 . Цифровые данные 1 управляют лазером 2, изучение которого с помощью зеркала 3 и объектива 4 передается на вращающееся зеркало 5. Зеркало находится на оси барабана б, вращается и отклоняет лазерный луч, проходящий вдоль оси, сканируя поверхность формной пластины 7 по окружности. Оптика с вращающимся зеркалом медленно перемещается вдоль оси, как показано стрелкой. Число оборотов зеркала может составлять свыше 40 000 в минуту, В этих устройствах возможна и многолучевая запись, но количество лучей значительно меньше (до 6 и более) по сравнению с тем, что используется при записи с внешним барабаном. Все лучи имеют одинаковую интенсивность, и хотя время записи несколько больше, обеспечивается повышенная ее точность, а при применении термочувствительных материалов обеспечиваются пониженные энергозатраты. Внутренний барабан часто располагают на прочном основании для того, чтобы сделать его геометрически стабильным и устойчивым к вибрациям. Преимуществом устройств с внутренним барабаном является также возможность размещения в них приспособлений для высечки приводочных отверстий. При большом объеме работ возможна автоматическая загрузка и выгрузка формных пластин. Используются в основном для изготовления печатных форм плоской офсетной печати.
В устройствах планшетного типа формная пластина 5 при записи располагается на плоском основании 4 (рис. 6.4 ). В зависимости от конструкции устройства основание может быть неподвижным или перемещаться, как показано на схеме стрелкой. Обычно лазерный луч построчно отклоняется поперек пластины вращающимся многогранным зеркалом 8 с фокусирующей и корректирующей оптикой 3. Луч направляется на формную пластину зеркалом 7, перемещающимся в направлении стрелки и осуществляющим экспонирование последовательно - строка за строкой. Однако, несмотря на сложную оптику, световое пятно, формируемое лазером по краям формной пластины, оказывается недостаточно резким и теряет круговую форму, т.е. отличается по своей геометрии от пятна в середине пластины. Из-за этих оптических искажений, возрастающих с увеличением формата, планшетные экспонирующие устройства используют в основном для записи изображений малых форматов с невысокими требованиями к качеству (например, в газетном производстве). Основное преимущество устройств планшетного типа состоит в простоте удаления и установки формных пластин. Устройства высокого класса, использующие планшетный принцип, оснащены несколькими специальными, параллельно работающими, записывающими головками. Они могут также иметь одну записывающую головку для поэлементной записи нескольких дорожек.
Преимуществом планшетных устройств является также то, что в процессе записи пластины не деформируются, и это позволяет работать с пластинами различного формата и толщины. В случае применения устройств с подвижным столом, обеспечивается автоматическое выравнивание пластин и их вакуумная фиксация. В этих устройствах возможна и автоматическая подача формного материала в зону экспонирования. Как уже упоминалось, планшетный принцип записи получил наибольшее распространение в газетной печати, где важна высокая производительность, обусловленная сжатыми сроками производственного цикла.
В настоящее время используется большое разнообразие технологических вариантов и материалов для прямой записи печатных форм, В большинстве случаев такие формные материалы изготавливают фирмы, выпускающие формовыводное оборудование. Тем не менее, можно выделить несколько вариантов записи. Рассмотрим некоторые из них.
Изготовление печатных форм с применением технологии CtP на серебросодержащих материалах иллюстрирует рис. 6.5 . Для изготовления таких форм применяются материалы следующего строения (рис. 6.5, а). На полимерной или алюминиевой основе 1 находится слой с центрами физического проявления 2, на котором имеется барьерный слой 3 с нанесенным на него эмульсионным слоем 4.
Для понимания сущности процесса необходимо уяснить разницу между химическим и физическим проявлением. При химическом проявлении, как указывалось ранее (см. § 4.7), серебро под действием проявителя образуется в эмульсионном слое. При физическом проявлении серебро образуется в проявляющем растворе и осаждается на центрах проявления, которые в нашем случае имеются в слое 2. Сначала лазер (рис. 6.5, b, 5) осуществляет поэлементное экспонирование эмульсионного слоя 4, в котором образуются центры скрытого изображения- В результате химического проявления в желатиновом эмульсионном слое образуется видимое изображение из серебра (рис. 6.5, с - серая штриховка), прочно связанное с желатиновым слоем. На участках, на которые не действовало излучение, на схеме они прозрачные, в результате фиксирования образуются растворимые комплексные соли серебра, которые диффундируют в слой 2 и вместе с физическим проявителем способствуют восстановлению серебра на центрах проявления. После соответствующей обработки образуются печатающие участки 6, состоящие из металлического серебра (рис. 6.5, d). Затем формную пластину промывают в воде, и с нее полностью удаляются желатиновый эмульсионный 4 и барьерный 3 слои, а с пробельных участков формы слой 2, содержащий центры физического проявления. На подложке образуются пробельные участки 7, но для придания им гидрофильности требуется дополнительная обработка.
При использовании технологии изготовления печатной формы на термочувствительном материале применяются материалы, содержащие термочувствительные слои, а запись осуществляют ИК-лазерами. В соответствии со своей природой термочувствительные слои могут по-разному реагировать на лазерное излучение.
В одних случаях под действием ИК-излучения возникает термоструктурирование. Слой теряет растворимость и, оставшись на пластине после проявления, образует печатающие элементы. Некоторые слои под действием лазерного излучения изменяют агрегатное состояние - из твердого переходят в газообразное. В таких случаях после экспонирования не требуется дополнительной обработки. Это так называемые беспроцессные (от англ. - processless - без обработки) технологии.
Наконец, термочувствительные слои могут подвергаться термодеструкции, т.е. разрушению под действием высокой температуры. Рис. 6.6 иллюстрирует такой способ изготовления формы плоской печати. Формный материал представляет собой алюминиевую пластину 1 (рис. 6.6, а), покрытую оксидным 2 и гидрофильным 3 слоями, на которые нанесен сравнительно толстый гидрофобный слой 4. Сверху находится термочувствительный слой 5, воспринимающий лазерное излучение. Лазерное излучение 6 воздействует на термочувствительный слой, и на будущих пробельных элементах свойства этого слоя изменяются таким образом, что проявитель может проникнуть сквозь него и растворить гидрофобный слой 4 (рис. 6.6, b). В результате удаления обоих слоев с соответствующих участков поверхность пластины разделяется на печатающие 8 и пробельные элементы 7, Как видно из рисунка, пробельные элементы образованы гидрофильным металлом, а печатающие состоят из гидрофобного и термочувствительного слоев.
Применяется также несколько вариантов технологических процессов изготовления печатных форм с использованием негативных слоев на основе ФПК. Можно применять специальные материалы для цифровых технологий. Изготовление печатных форм на таком материале показано на рис. 6.7 .
Формный материал (рис. 6.7, а) состоит из алюминиевой подложки 1, на которой имеются слои: оксидный 2% гидрофильный 3 и светочувствительный на основе ФПК 4. Для предотвращения повреждений светочувствительный слой покрыт защитным слоем 5. В отличие от аналоговых технологий, цифровые слои имеют светочувствительность в видимой области. Наибольшее применение нашли пластины, экспонируемые зеленым, а также фиолетовым лазером. После экспонирования (рис. 6.7, b) они требуют нагревания при температуре 100-110°С (рис. 6.7, с), что необходимо для завершения процесса полимеризации. Кроме того, после такой обработки повышается устойчивость печатающих элементов к проявлению. Далее путем промывки с пластин удаляется защитный слой и выполняется проявление (рис. 6.7, d). Гидрофобными печатающими элементами формы служит полимеризованный слой 9, а пробельными - гидрофильная поверхность алюминия.
Пластины, применяемые в аналоговых технологиях пока еще дешевле, чем цифровые пластины. В связи с этим существуют формовыводные устройства, предназначенные для экспонирования традиционных негативных формных материалов для изготовления форм плоской печати. Как указывалось ранее, такая технология получила название CtcP. Для экспонирования используются формовыводные устройства планшетного типа, а в качестве источников света в них применяются мощные УФ-лампы, так как эти материалы имеют светочувствительность к УФ-излучениям.
В технологии CtPress изготовление печатных форм осуществляется перед печатью непосредственно в печатных машинах. Как правило, это четырехкрасочные машины, и записываются сразу все четыре печатные формы. В зависимости от конструкции машины запись может осуществляться как на рулонные материалы на полимерной основе, так и на пластины. Используются термочувствительные материалы, а в качестве источников излучения - ИК-лазеры. Как правило, применяют материалы, не требующие обработки после экспонирования (беспроцессные). После экспонирования этих материалов термочувствительный слой с пробельных участков удаляется в процессе увлажнения. Применение такой технологии облегчает приводку и приладку печатных форм и тем самым обеспечивает хорошее совмещение цветоделенных изображений. Как увидим далее, в технологии CtPress нашли применение также офсетные формы для печати без увлажнения.
Офсетная печать без увлажнения пробельных элементов имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной офсетной печатью. Упрощается конструкция печатной машины, так как отсутствует увлажняющий аппарат. Из-за отсутствия увлажнения улучшается качество печати и повышается ее стабильность, не происходит изменения линейных размеров бумаги, что особенно важно для многокрасочной печати.
Характерной особенностью форм для печати без увлажнения является то, что их пробельные элементы расположены на слое силикона - вещества, которое имеет такое же поверхностное натяжение, как и вода, поэтому они не смачиваются краской. Их печатающие элементы располагаются на гидрофобном слое. В случае применения цифровых технологий офсетные формы для печати без увлажнения могут изготавливаться как по технологии CtP, так и по CtPress. Печатные формы для печати без увлажнения, как правило, изготавливаются в одну стадию: проводится экспонирование термочувствительного слоя, не требуется обработки в химических растворах (проявления), но необходимо удалять с помощью специальных вакуумных отсосов продукты термического разложения.
На рис. 6.8 и 6.9 показаны варианты технологических процессов изготовления печатных форм для печати без увлажнения. В качестве подложки для соответствующих материалов может использоваться полимерная (рис. 6.8, а) или металлическая (рис. 6.9, а) подложка 1. Полимерная основа гидрофобна, поэтому на ней могут образоваться печатающие элементы, а на металлическую основу для этого нанесен дополнительно гидрофобный слой 4. Приемным в обоих случаях является термочувствительный слой 2, который покрыт гидрофильным силиконовым слоем 3.
В процессе воздействия лазером 5 силиконовый слой 3 пропускает ИК-излучение, а термочувствительный слой 2 его поглощает, вследствие чего происходит изменение агрегатного состояния этого слоя, например, его возгонка (т.е. превращение твердого вещества в газообразное, минуя жидкое состояние). В результате получается печатная форма. У нее печатающие элементы могут находиться на гидрофобном полимере 1 (рис. 6.8, b), или на гидрофобном слое 4 (рис. 6.9, b), а пробельные в обоих случаях расположены на гидрофильном силиконе 3.
В настоящее время флексографские формы изготавливаются по цифровым технологиям либо с использованием лазерного гравирования, либо по масочной технологии. Для лазерного гравирования могут применяться различные материалы, такие как вулканизированная резина и различные полимеры, включая фотополимеры. Путем лазерного гравирования могут быть изготовлены и цилиндрические, и пластинчатые формы, а с помощью масочной технологии - только пластинчатые. Для изготовления флексографских форм, независимо от их конфигурации, обычно используются экспонирующие устройства с внешним барабаном. Наибольшее применение нашла масочная технология изготовления пластинчатых флексографских форм с использованием копировальных слоев на основе ФПК.
В масочной технологии применяют формный материал, строение которого показано на рис. 6.10 , а . На подложку (прозрачную полимерную пленку) 1 нанесен светочувствительный слой на основе ФПК - 2. По составу этот слой аналогичен соответствующим слоям, применяемым в аналоговых технологиях, но толщина его несколько меньше. Сверху находится тонкий (3-5 мкм) светонепроницаемый масочный слой 3, состоящий из полимера и сажи. Масочный слой покрыт защитной пленкой 4, которая предохраняет его от повреждений.
Процесс изготовления формы можно начинать с экспонирования оборотной стороны пластины УФ-излучением (рис. 6.10, b). Как и при изготовлении форм по аналоговой технологии, эта операция предназначена для образования основания печатной формы. Но она позволяет также улучшить условия формирования печатающих элементов при основном экспонировании за счет повышения светочувствительности. Экспонирование оборотной стороны можно производить и после создания маски, однако, тогда маска уже не будет предохраняться от повреждений защитной пленкой.
Далее, удалив защитный слой 4, в формовыводном устройстве путем экспонирования ИК-лазером на поверхности светочувствительного слоя создают негативную маску (рис. 6.10, с). Под действием теплового излучения масочный слой удаляется с формного материала в тех местах, где должны будут образованы под действием УФ-излучений печатающие элементы формы. По сравнению с негативом маска имеет ряд особенностей. Элементы изображения на ней отличаются более высокой резкостью. Кроме того, так как маска формируется непосредственно на поверхности слоя, не требуется при основном экспонировании обеспечивать достаточный контакт с копировальным слоем.
Далее производится основное экспонирование копировального слоя через маску (рис. 6.10, d). На участки, свободные от масочного слоя, воздействует УФ-излучение, и в результате полимеризации формируется профиль печатающих элементов. Обработка экспонированной пластины производится так же, как и при изготовлении форм по аналоговой технологии (см. § 5.3). На рис. 6.10, е показана печатная форма, полученная после удаления незаполимеризованных участков с помощью проявления (вымывания). Для устранения липкости форма облучается жестким УФ-излучением (рис. 6.10, f), а для повышения тиражестойкости форму подвергают воздействию такого же УФ-излучения, как и в процессе экспонирования (рис. 6.10, g).
Контроль качества изготовления печатных форм по технологии CtP осуществляется с помощью цифровых тест-объектов. Такие тест-объекты могут поставляться фирмами вместе с соответствующим оборудованием и программным обеспечением. Тест-объекты различных фирм могут иметь как определенные отличия, так и общие черты.
Как правило, эти цифровые изображения позволяют осуществить калибровку устройств записи - выбрать оптимальные размеры и интенсивность светового пятна, осуществить линеаризацию. Под линеаризацией подразумевается такой выбор условий записи, при котором относительные площади полей электронных растровых шкал воспроизводятся на форме точно такими же относительными площадями.
Цифровые тест-объекты имеют и элементы, позволяющие осуществлять визуальный контроль готовых печатных форм - фрагменты, содержащие объекты пиксельной графики; растровые шкалы для оценки тоновоспроизведения; фрагменты, позволяющие оценить разрешение записи.
Вопросы для самопроверки
- Расскажите об изготовлении печатных форм по цифровой технологии.
- Какие преимущества имеют цифровые технологии изготовления печатных форм?
- Какие существуют методы записи информации на формный материал в цифровых технологиях?
- Какие источники излучения используются в формовыводных устройствах?
- Опишите формовыводные устройства с внешним барабаном, принцип работы, достоинства и недостатки записи.
- Опишите формовыводные устройства с внутренним барабаном, принцип работы, достоинства и недостатки записи.
- Опишите формовыводные устройства планшетного типа, принцип работы, достоинства и недостатки записи.
- Расскажите о применении серебросодержащих материалов для изготовления печатных форм плоской офсетной печати по цифровой технологии.
- Расскажите о применении термочувствительных материалов для изготовления печатных форм плоской офсетной печати по цифровой технологии.
- Расскажите о применении светочувствительных материалов для изготовления печатных форм плоской офсетной печати по цифровой технологии.
- Расскажите о применении пластин с копировальным слоем для изготовления печатных форм плоской офсетной печати по цифровой технологии.
- Расскажите о технологии CtPress.
- Какие преимущества имеет применение офсетных печатных форм для печати без увлажнения?
- Как изготавливаются офсетные формы для печати без увлажнения на материалах с полимерной основой?
- Как изготавливаются офсетные формы для печати без увлажнения на материалах с металлической основой?
- Какие вам известны способы изготовления флексографских форм по цифровой технологии?
- Каков принцип изготовления печатных форм флексографской печати с использованием масочной технологии?
- Какие печатные формы глубокой печати вам известны?
- Какие способы изготовления печатных форм глубокой печати применяются в настоящее время?
- Как подготавливается формный цилиндр к изготовлению печатных форм?
- Как изготавливаются печатные формы глубокой печати поэлементным гравированием?
- Каковы особенности гравирования форм для многокрасочной печати?