Московский государственный университет печати

Шахкельдян Б.Н., Гудкова Т.И., Кравчина Н.А., Шумилова И.С.


         

Полиграфические материалы.Ч 2: Печатные краски

Лабораторные работы для специальностей:
1109 - "Технология полиграфического производства,
1712 - "Организация и планирование полиграфического производства",
0515 - "Полиграфические машины",
2220 - "Графика"


Шахкельдян Б.Н., Гудкова Т.И., Кравчина Н.А., Шумилова И.С.
Полиграфические материалы.Ч 2: Печатные краски
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

ЗАДАНИЕ I. ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЯЗУЮЩИХ И ИХ КОМПОНЕНТОВ

1.1.

Работа 1. Определение вязкости связующих

1.2.

Работа 2. Изучение оптических свойств связующих

1.3.

Работа 3. Испытание отношения связующих к растворителям

1.4.

Работа 4. Определение температуры размягчения смолы

1.5.

Работа 5. Изучение влияния температуры размягчения смолы на твердость пленки

1.6.

Работа 6. Изучение растворимости смол

2.

ЗАДАНИЕ 2. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЯЗУЮЩИХ

2.1.

Работа 7. Определение кислотного числа

2.2.

Работа 8. Определение числа омыления и эфирного числа

2.3.

Работа 9. Определение йодного числа

3.

ЗАДАНИЕ 3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ КРАСКИ И ИЗУЧЕНИЕ ОБЩИХ СВОЙСТВ КРАСОК

3.1.

Работа 10. Определение маслоемкости пигмента

3.2.

Работа 11. Приготовление краски и образцов (накаток) для изучения ее оптических свойств

3.3.

Работа 12. Определение степени перетира пигмента в краске

3.4.

Работа 13. Определение плотности краски

4.

ЗАДАНИЕ 4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКРЕПЛЕНИЯ КРАСКИ

4.1.

Работа 14. Изучение пленкообразования при испарении растворителя

4.2.

Работа 15. Изучение влияния сиккативов на скорость пленкообразования

4.3.

Работа 16. Изучение закрепления краски на бумаге

5.

ЗАДАНИЕ 5. ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРАСОК

5.1.

Работа 17. Изучение цветовых характеристик краски

5.2.

Работа 17. Изучение красящей силы

5.3.

Работа 18. Определение прозрачности краски

5.4.

Работа 19. Отношение краски к химическим реагентам, растворителям и воде

6.

ЗАДАНИЕ 6. ИЗУЧЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРАСОК

6.1.

Работа 20. Изучение аномалии вязкости красок

6.2.

Работа 21. Определение предела текучести

6.3.

Работа 22. Изучение тиксотропии красок

6.4.

Работа 23. Условная характеристика реологических свойств печатных красок

6.5.

Работа 24. Изучение липкости печатных красок

7.

ЗАДАНИЕ 7. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КРАСОЧНЫХ ВАЛИКОВ

7.1.

Работа 24. Определение теплоустойчивости

7.2.

Работа 25. Исследование деформационных свойств материалов для красочных валиков

Указатели
22   указатель иллюстраций
Рис. 4.1 Схема торзионных весов Рис. 4.2. Схема прибора с наклонной плоскостью Рис. 4.3 Оттиск с наклонной плоскости Рис. 4.4. Схема пресса

Цель и содержание задания

Получить общее представление о различных типах закрепления кра­сок.

Изучается закрепление краски в результате испарения растворителя, а также влияние сиккативов на процесс окислительной полимеризации.

Цель и содержание работы

Получить представление о механизме пленкообразования связующих, содержащих смолу, которая растворена в летучем растворителе, позна­комиться с ассортиментом смол и растворителей.

По индивидуальным заданиям приготавливают раствор смолы в лету­чем растворителе и изучают кинетику испарения раствоpитeля в процес­се образования пленки на бумаге. При теоретической проработке сту­дент должен уяснить роль летучего растворителя и хорошо представ­лять, в каких технологических процессах используются летучие раст­ворители.

Методика и порядок выполнения работы

Связующее готовят, отвешивая на технических весах смолу и раст­воритель, затем производят растворение смолы в данном растворителе и весовым методом на торзионных весах изучают кинетику испарения растворителя из раствора. Поэтому данная работа выполняется в два этапа.

На первом этапе приготовляется раствор смолы, т.е. модель связую­щего. Для приготовления модели связующего студент получает индивидуальное задание (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Задание для приготовления модели испаряющегося

Смола Концентрация смолы, % Растворитель Масса, г.
Всего связующего Смолы Растворителя
  10  

В таблице указано, что связующее готовят в количестве 10 г в пробирке. Исходя из заданной концентрации смолы, студент рассчиты­вает массу смолы и растворителя. Смолу тщательно измельчают б ступ­ке и отвешивают на листочке бумаги на технических весах. В пробирке, помещенной в стеклянный стакан, взвешивают растворитель. Затем взве­шенную смолу небольшими порциями всыпают в растворитель при непре­рывном встряхивании или перемешивании стеклянной палочкой до полно­го ее растворения. Если растворение происходит медленно, пробирку нагревают на водяной бане. После полного растворения на весах кон­тролируют массу связующего и при необходимости добавляют раствори­тель до 10 г.

На втором этапе изучается кинетика испарения растворителя из мо­дели связующего. Предварительно закрепив коромысло торзионных весов (рис. 4.1Рис. 4.1 Схема торзионных весов) поворотом рычага. 1 в левое крайнее положение, на крючок коромысла 2 подвешивают листок фильтровальной бумаги б размером 4x6 см, затем освобождают рычаг 1 и взвешивают бумагу с помощью ру­коятки 3, движением которой совмещают стрелку прибора 4 с риской на шкале циферблата 5. По шкале определяют массу бумаги <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(мг). Свободно свисающий край листка бумаги (шириною около 1 см) отгибают под утлом 90° к поверхности листка и с помощью стеклянной палочки наносят несколько капель приготовленного связующего (приблизитель­но 40-50 мг) на листок бумаги (загнутый край листка препятствует стеканию связующего с бу­маги) и, как можно быст­рее, производят взвешива­ние, по окончании которо­го включают секундомер. Таким образом определяют в начале процесса испаре­ния (при нулевом времени) массу фильтровальной бума­ги со связующим М. После­дующее взвешивание связую­щего и фильтровальной бу­маги производят через каж­дые 15-30 с, фиксируя вре­мя, прошедшее с начала процесса испарения, и со­ответствующую массу образ­ца <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Полученные резуль­таты тут же, по ходу рабо­ты, заносят в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Изменение массы модели связующего и концентрации в нем смолы по мере испарения растворителя

Показатели Время испарения растворителя , мин.
0 0,5 1 1,5 и т.д.
Масса связующего с фильтровальной бумагой М, мг
Масса фильтровальной бумаги , мг
Масса связующего , мг
Концентрация смолы в связующем , %
 

В случае быстро летучего растворителя наблюдения продолжают до прекращения испарения, что подтверждается достижением постоянной массы. Если же растворитель малолетучий, то работу продолжают, пока скорость испарения станет весьма малой. В обоих случаях вопрос о прекращении опыта решается с преподавателем. По окончании взвешива­ния закрепляют коромысло весов (правое крайнее положение закрепительного рычага) и снимают бумагу с крючка коромысла.

Приборы, инструменты, материалы

Набор испытуемых смол и растворителей, ступки с пестиками, тех­нические весы с разновесами, пробирки, стеклянные стаканчики и па­лочки, фильтровальная бумага, ножницы, торзионные весы, секундомер, водяная баня.

Указания по технике безопасности

Смолу необходимо растворять осторожно, не выплескивая раствори­тель через край пробирки. Вблизи рабочего места не должно быть от­крытого огня.

Содержание отчета

В таблицу 4.1 вносятся данные задания: наименование смолы, раст­ворителя и данные концентрации смолы в растворе.

Результаты взвешивания записывают в табл. 4.2, и тут же по ходу работы производят расчеты, т.е. определяют массу связующего в каждый момент времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(мг) по формуле:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
= M - <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

а концентрацию смолы в каждый момент времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(%) - по формуле:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

    где

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- концентрация смолы в начальный момент времени (по заданию);

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- масса связующего в начальный момент времени, мг;

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- масса связующего в момент времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, мг.

По полученным данным строится график зависимости концентрации смолы от продолжительности испарения:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В случае работы с быстролетучим растворителем процесс испарения растворителя заканчивается получением постоянной и высокой концент­рации смолы (последние точки графика находятся на одной прямой). При работе с медленнолетучим: растворителем уменьшение скорости ис­парения будет характеризоваться весьма малым углом наклона графика в последние моменты измерения.

По полученным результатам рассчитывают условную скорость испаре­ния как изменение концентрации растворителя со временем на началь­ном участке:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

За начальный участок принимается отрезок времени от <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
=0 до <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
=0,5 м, поэтому

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для сравнительной характеристики различных растворителей резуль­таты работы группы сводят в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Сравнительная характеристика летучести растворителей

Растворители смол Температура кипения Теплота испарения Условная скорость испарения

Цель и содержание работы

Освоить метод определения времени пленкообразования. Изучить про­цесс закрепления в результате окислительной полимеризации и влияния сиккативов как катализаторов этого процесса. В результате выполне­ния данной работы устанавливается сравнительная активность сиккативных металлов и влияние смешения сиккативных металлов на процесс пленкообразования.

Определяется продолжительность пленкообразования олифы без сик­катива и с добавкой сиккатива в соответствии с индивидуальными за­даниями. В задания входят различные сиккативные металлы и их смеси.

Теоретическое обоснование

Процесс окислительной полимеризации высыхающих масел и связующих на их основе приводит к образованию пленки хорошего качества. Но это происходит, слишком медленно (многие часы и даже сутки). Для ус­корения процесса применяют катализаторы в виде солей или окислов некоторых металлов, называемых сиккативами. Одной из особенностей действия сиккативов является своеобразное влияние концентрации. Для каждого сиккативного металла существует оптимальная концентра­ция, соответствующая наибольшей скорости процесса. Поэтому испыта­ния следует проводить при оптимальных концентрациях сиккативных металлов (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, %), которые рассчитываются по формуле:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

    Где

    Ат.м. - атомная масса данного сиккативного металла.

Однако даже в присутствии сиккативов пленкообразование длится в обычных условиях часами. Поэтому в учебной работе пленкообразова­ние производят при температуре 100° С, для чего исследуемые образцы помещают в нагретый сушильный шкаф.

Методика и порядок выполнения работы

Для определения продолжительности пленкообразования олиф исполь­зуется метод, заключающийся в прокатывании металлического шарика диаметром 10 мм по стеклянной пластинке с нанесенным на нее слоем олифы толщиной 10 мкм.

0 скорости пленкообразования судят по времени, в течение которо­го на слое олифы не будет оставаться следа при прокатывании шарика по пластинке, установленной под углом 150.

На взвешенную стеклянную пластинку размером 90x120 мм наносят 0,15г связующего. Это связующее раскатывают валиком равномерным слоем по всей поверхности. Пластинку с чистой олифой и с олифой, в которую введен сиккатив, ставят в штатив, помещаемый в сушильный шкаф, нагретый до 100°С. Через каждые 10 мин контролируют процесс высыхания слоя, для чего пластинку вынимают из шкафа, обязательно охлаждают до комнатной температуры, помещают на наклонную плоскость и прокатывают шарик. Пленка считается «высохшей», если на поверхно­сти не остается следа. Продолжительность пленкообразования оценива­ется суммарным временем, в течение которого образец находился при температуре 100°C, т.е. временем нахождения его в сушильном шкафу (время остывания пластинки и проведения контроля «высыхания» олифы исключается).

В процессе выполнения работы необходимо определить продолжитель­ность закрепления олифы, приготовить препарат олифы с оптимальным содержанием сиккатива и определить продолжительность закрепления олифы с введенным в нее сиккативом по заданию.

Работа выполняется двумя студентами.

В работе используются готовые препараты в виде растворов лино­леатов или нафтенатов сиккативных металлов, содержащих от 2 до 18% металла (концентрация металла в препарате указана на этикетке банки).

Для изучения влияния сиккатива на скорость пленкообразования нуж­но приготовить раствор сиккатива в олифе с оптимальной концентраци­ей, сиккативного металла. Оптимальная концентрация определяется рас­четным путем по вышеприведенной формуле.

Приведем пример расчета оптимальной концентрации и приготовления образца для испытания. Предположим, что требуется исследовать дей­ствие цинка как сиккатива. Для этого приготовим 10г олифы с содер­жанием цинка оптимальной концентрации. Сначала рассчитываем опти­мальную концентрацию для цинка:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Следовательно, в 10г олифы должно содержаться 0,0144г цинка. Допустим, что готовый препарат цинка содержит 2% металла. Тогда, чтобы в 10г испытуемой смеси содержалось 0,0144г цинка, надо взять следующее количество исходного препарата:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В предварительно взвешенную чашечку отвешивают рассчитанное ко­личество сиккатива и добавляют олифу до получения общего веса в 10г. Тщательно перемешивают. Затем наносят 0,15г раствора на стекло раз­мером 90x120 мм, раскатывают валиком и определяют время пленкообразования по указанной выше методике. Параллельно с этим ставится контрольный опыт для определения времени пленкообразования олифы без сиккативов.

При изучении влияния смешанных сиккативов на скорость пленкообразования олиф рассчитывают оптимальное количество каждого сиккативного препарата на Юг олифы, а вводят по 50% каждого от рассчи­танного количества. Например, расчетное количество сиккатива ко­бальта для создания оптимальной концентрации составило 0,65г, а сиккатива цинка 0, 72г. Следовательно, нужно взять 0,325г сиккати­ва кобальта и 0,360г сиккатива цинка и довести олифой до 10г.

Приборы, инструменты, материалы

Стеклянные пластинки 9x12 см, технические весы с разновесами, су­шильный шкаф, наклонная плоскость под углом 15°, валик, металличес­кий шарик диаметром 10мм, олифа, набор препаратов сиккативов, часы, фарфоровые чашечки, стеклянные палочки.

Содержание отчета

В отчете указывается индивидуальное наименование исследуемого сиккатива, рассчитанная величина оптимальной концентрации и состав испытуемого образца. Результаты определения времени пленкообразова­ния, полученные группой студентов, вносятся в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Влияние сиккативного металла на время пленкообразования

Сиккативный металл Оптимальная концентрация, % Время пленкообразования, мин

По этим данным делается заключение о сравнительной активности сиккативов, эффекте их смешения. Изученные сиккативные металлы располагают в ряд в порядке убывания их активности.

Цель и содержание работы

Изучить особенности закрепления красок на впитывающих материалах (бумага, картон).

Теоретическое обоснование

Для получения качественного оттиска требуется согласовать вяз­кость краски и впитывающую способность бумаги. Закрепление заключа­ется в повышении вязкости краски вплоть до затвердевания, что умень­шает перетискивание, отмарывание, смазывание краски на оттиске.

Для характеристики закрепления краски на оттиске измеряют изме­нение оптической плотности отпечатка, полученного перетискиванием оттиска на чистую бумагу, проводя это через различные промежутки времени после печати. Чем меньше величина оптической плотности пе­ретиснутого отпечатка, тем лучше закрепилась краска. Чем быстрее падает величина оптической плотности, тем выше скорость закрепле­ния краски. Так, измеряя величину оптической плотности перетиснуто­го оттиска, сразу же после его получения для разных видов бумаги и краски выявляют условную характеристику первого этапа закрепления «схватывания». Если измерить оптические плотности оттисков, перетиснутых через определенные промежутки времени, то по уменьшению оптической плотности можно наблюдать процесс закрепления краски.

Приборы, инструменты, материалы

Прибор с наклонной плоскостью для получения оттисков в стандарт­ных условиях, пресс для перетискивания оттисков, денситометр ДОН.

Методика и порядок выполнения работы

Для получения оттисков в стандартных условиях, т.е. с заданной толщиной красочного слоя и при постоянных давлении и скорости, при­меняется прибор с наклонной плоскостью.

Прибор состоит (рис. 4.2Рис. 4.2. Схема прибора с наклонной плоскостью) из основания 1 с наклонной панелью 2, каретки 3 со съемным разборным валиком 4. Панель представляет со­бой стальную полированную плиту, установленную под углом 5° к плос­кости основания подставки. Стенки, где установлена панель, имеют пазы, по которым скатывается каретка с валиком. Каретка представля­ет собой рамку с роликами, посаженными на шарикоподшипники. Резино­вый валик вместе с рукояткой закрепляется в каретке. Посадка обес­печивает плотное прилегание валика к плоскости панели по всей длине контакта. Набор грузов 5, закрепленных на верхней площадке каретки, обеспечивает давление 1,2 - 1,3 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. До начала работы на прибо­ре заготовляют бумагу нарезав ее размером 175 мм в машинном направ­лении и 150 мм по ширине. Запечатанная площадь оттиска составит 140x110 мм, из которых 35 мм по длине уйдет в зажим. На этом участ­ке листа испытуемой бумаги записывают все условия опыта: номер крас­ки, ее плотность, вид бумаги. В учебной работе принимают, что толщи­на слоя краски составит 2 мкм. Испытуемую краску отвешивают на ку­сочке кальки в количестве 0,2 от ее плотности и переносят на специ­альную раскатную плиту с алюминиевой пластиной площадью 125x200 мм. При этом толщина слоя краски на пластине составит 8 мкм. Краску рав­номерно раскатывают на пластине валиком. После раската валик уста­навливают в каретку, переведенную в верхнее крайнее положение. При­чем рукоятку с валика не снимают. На панели прибора закрепляют под­готовленный лист испытуемой бумаги 6 посредством подпружиненного прижима. Для получения оттиска нажимают на планку прижима. Каретка с валиком скатывается по наклонной плоскости, и валик оставляет от­тиск на бумаге. Чтобы каждый раз не смывать панель от оставшейся на валике краски, перед работой всю площадь панели закрывают листом кальки. Полученный оттиск освобождают из зажима и делят на шесть равных, частей (рис. 4.3Рис. 4.3 Оттиск с наклонной плоскости). Пять полей оттиска, с которых проводят перетискивание, вырезают, а шестое поле остается контрольным и сохра­няется вместе с зафиксированными на образце бумаги условиями опыта.

Перетискивание производят на прессе (рис. 4.4Рис. 4.4. Схема пресса). Вырезанную часть оттиска кладут на плиту пресса I и покрывают листом чис­той мелованной бумаги размером вдвое большим по длине по сравне­нию с участком перетискиваемого оттиска, т.е. 110x47 мм. Площадь перетиснутого отпечатка займет 55x47 мм, а на оставшемся чистом поле листа бумаги записывают но­мер краски, вид бумаги, на кото­рой получен был оттиск и время 8 перетискивания с момента получе­ния оттиска. После прокатывания цилиндра 3 с помощью рукоятки 2 на листе мелованной бумаги ос­тается след перетиснутой краски.

Время перетискивания с момента по­лучения оттиска строго фиксируется: с первого вырезанного поля оттиск перетискивают сразу же после его получения, со второго - через 5 мин, с третьего - через 15 мин, с чет­вертого - через 30 мин и с пятого - через 60 мин.

Затем измеряют на денситометре почернение перетиснутого отпечатка за синим светофильтром по сравнению с эталоном, которым служит мелован­ная бумага, взятая для перетискивания. Для каждого перетиснутого отпечатка получают пять параллельных измерений оптической плотности и рассчитывают среднее значение.

Содержание отчета

Полученные значения оптической плотности для всех пяти испытуе­мых образцов заносят в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Изменение оптической плотности перетиснутых, отпечатков в зависимости от времени закрепления краски на оттиске

Краска (название)

Бумага (название)

номер поля время ления закреп-мин Оптическая плотность
1 2 3 4 5 Среднее значение
1 0    
2 5  
3 15  
4 30  
5 60  

По полученным результатам строят график зависимости оптической плотности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
от времени перетискивания с момента получения оттис­ка <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и делают заключение о скорости закрепления краски и продолжительности окончательного закрепления.

Каждый студент получает индивидуальное задание, но отчет должен содержать и сводную таблицу, включающую результаты работы всей сту­денческой группы для разных видов бумаги и красок (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Процесс закрепления краски на разных видах бумаги

Виды бумаги и номер краски Величина оптической плотности перетиснутого отпечатка Примечание
Сразу же после получения оттиска (поле №1) Через 60 мин с момента получения оттиска (поле №5)

По результатам сводной таблицы необходимо сделать заключение о соответствии, впитывающей способности бумаги и состава краски скорос­ти закрепления и прочности красочной пленки.

© Центр дистанционного образования МГУП