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. 6.1. Схема конического пластометпа Рис. 6.2. Схема прибора для определения текучести краски Рис. 6.3. Схема липкомера ПЛК

Цель и содержание задания

Изучить комплекс реологических свойств красок как структурирован­ных дисперсных систем; усвоить смысл физических и условных характе­ристик реологических свойств, а также значение этих свойств в про­цессах печатания; исследовать аномалии вязкости, тиксотропии, метод корректировки липкости красок и испытания реологических свойств.

Цель и содержание работы

Практически изучить особенности реологических свойств красок, заключающиеся в структурировании (тиксотропии) и изменении вязкости в зависимости от скорости и напряжения. Установить основные пара -метры, характеризующие реологические свойства.

Для одной из заводских красок определяется на ротационном виско­зиметре вязкость в зависимости от напряжения. Рассчитывается сте­пень аномалии вязкости как отношение наибольшей вязкости к наимень­шей. Для условной и упрощенной характеристики реологических свойств по реологической кривой определяется условный предел текучести и рассчитывается пластическая вязкость.

Методика и порядок выполнения работы

Измерение вязкости производится на ротационном вискозиметре (см. рис. 1.3). Подготовка и заполнение прибора и основные процедуры из­мерений производятся так же, как и при определении вязкости связую­щих в работе 15 . Однако при испытаниях красок важно строго соблю­дать определенный порядок в изменении нагрузки. Начинают испытания с измерения скорости вращения при малой нагрузке, вызывающей, одна­ко, заметное вращение. Обычно для измерения скорости вращения опре­деляют время пяти оборотов. При малой нагрузке можно ограничиться измерением времени трех, двух или одного оборотов. Постепенно повы­шая нагрузки, добиваются увеличения скорости до 1,0 - 1,5 об/с.

Строго говоря, нагрузку и скорость следует увеличивать до дости­жения наименьшего постоянного значения вязкости hm. Однако в данном примере это не всегда возможно. Поэтому в учебной работе по­лучают условно-постоянное значение минимальной вязкости. Получив значения hm, производят измерения в обратном порядке с постепен­ным уменьшением нагрузки и определяют максимальную вязкость hm , которая также имеет условно-постоянное значение. Одновременно с из­мерениями производится обработка результатов (см. содержание отче­та). Результаты расчетов и график должны показать, правильно ли вы­полнена работа и какие сомнительные измерения следует проверить. Прекратить работу можно только после обсуждения результатов расче­тов с преподавателем. По окончании работы прибор разбирается и тща­тельно очищается.

Приборы, инструменты, материалы

Ротационный вискозиметр РВ-8, секундомер, испытуемая краска, смывочный и обтирочный материалы.

Содержание отчета

Результаты измерений заносятся в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Изучение аномалии вязкости печатных красок

F
F, кг PH/M2 t, c N=5/t E, c-1 =P/E, Пас Pk H/M2 , Пас
                 

Напряжение Р рассчитывают, исходя из величины подвешенного гру­за F по формуле:

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

    где

    R - радиус шкива, на которой наматывается нить;

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиус внутреннего цилиндра;

    q - ускорение силы тяжести;

    h - глубина погружения цилиндра в краску.

При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и при постоянной глу­бине погружения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Скорость вращения N (число оборотов, в секунду) определяется для каждой нагрузки по времени пяти оборотов t.

Градиент скорости E рассчитывается по формуле:

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

    где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиусы внешнего и внутреннего цилиндров.

По полученным данным строят реологическую кривую в виде зависи­мости E=f(p). У тиксотропных красок она состоит из восходящей и нисходящей ветвей. Образующаяся при этом петля гистерезиса объяс­няется разрушением тиксотропной структуры по мере увеличения наг­рузки и скорости.

Для каждой пары Р и E раcсчитывают вязкость по формуле:

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

и строят график зависимости <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, также состоящей из восходя­щей и нисходящей ветвей. Этот график показывает снижение вязкости по мере роста напряжения. Степень аномалии вязкости рассчитывают для нисходящей ветви кривой как отношение вязкости наибольшей к вязкости наименьшей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(значения степени аномалии вязкости заносят в табл. 6.1).

Для упрощенной и условной характеристики реологических свойств иногда используют закон текучести пластично-вязкого тела:

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

где

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

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

Печатные краски, как правило, не имеют истинного предела текучести. Поэтому в учебной работе определяют условный предел текучести путем экстраполяции линейной части реологической кривой до # = 0. Тогда на оси абсцисс отсекается величина напряжения, принимаемая за условный предел текучести.

Пластическая вязкость рассчитывается по формуле:

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

где

Р и E - напряжение и градиент скорости в любой точке линейно­го участка реологической кривой.

Полученные таким образом характеристики <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
имеют смысл лишь в пределах выделенного линейного участка реологической кривой.

Цель и содержание работы

Освоить метод определения предела текучести с целью применения его в дальнейшем для исследования тиксотропии. Усвоить особенности реологических свойств красок, заключающиеся в сочетании текучести и твердообразности.

Изучаются устройства конического пластометра и определяется на нем предел текучести одной из заводских красок.

Теоретическое обоснование

Пределом текучести называется то минимальное напряжение, кото­рое вызывает течение. Метод определения предела текучести на ко­ническом пластометре основан на определении глубины погружения ко­нуса 1 (рис. 6.1Рис. 6.1. Схема конического пластометпа) в испытуемую краску под действием груза 2. Конус подвешен к нити, перекинутой через блок 4. К противоположному кон­цу нити подвешен противовес 5, уравновешивающий систему в отсутствие груза. Глубина погружения конуса (мм) измеряется стрелкой. 6 по дуговой шкале. При помощи пускового рычага 7 стрелку устанавливают в начале опыта в нулевое положение.

Для определения предела текучести краску накладывают в стаканчик, следя за тем, чтобы при заполнении не обра­зовалось пустот. Затем ее тщательно перемешивают для разрушения структуры и разравнивают ее поверхность. Стакан с краской ставят на подъемный столик 8, который при помощи винта поднимают так, чтобы поверхность краски коснулась вер­шины конуса. В таком положении столик закрепляют стопорной гайкой 9.

После этого на чашку ставят груз и освобождают пусковой рычаг. Величина груза подбирается в зависимости от свойств краски и, хотя при не слишком больших грузах результаты определения не зависят от нагрузки, ее следует подобрать так, чтобы конечная глубина погружения не превышала 0,7-1,0 см.

По мере погружения конуса площадь контакта конуса с краской уве­личивается. Поэтому при постоянном грузе F напряжение Р уменьшает­ся пропорционально увеличению поверхности контакта, так как

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

    где

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

(боковая поверхность погруженной части конуса)

    где

    h - глубина погружения;

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- угол вершины конуса.

Так как сдвиг вызывается только касательной составляющей, то окончательно напряжение рассчитывается по формуле:

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

Для конуса с углом вершины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
константа прибора К = 1,56. По мере погружения уменьшается напряжение и снижается скорость погружения.

Глубину погружения измеряют через равные промежутки времени пос­ле пуска и строят график h=f(t)

Если испытуемый материал обладает истинным пределом текучести, то погружение конуса полностью прекратится, когда напряжение, умень­шаясь, достигнет значения Р = <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
Тогда график перейдет в прямую, параллельную оси времени при предельной глубине погружения. Значе­ние предела текучести рассчитывается по приведенной формуле с уче­том предельной глубины погружения.

Для красок, не имеющих истинного предела текучести, график h=f(t) показывает беспредельное погружение с уменьшающейся ско­ростью. Тогда рассчитывают условный предел текучести, используя для расчета ту глубину погружения, которая соответствует переходу от большей к весьма малой скорости.

При теоретической проработке материала учебника нужно усвоить сущность и физическую природу структурирования красок.

Методика и порядок выполнения работы

Подготовив прибор, заполнив стакан краской и установив столик на нужную высоту, подбирают путем предварительных проб величину груза так, чтобы конус погрузился не более, чем на 1см. Затем тща­тельно перемешивают краску и сразу же производят измерения.

Величину погружения записывают через каждые 30 с, пока погруже­ние полностью не прекратится или сильно замедлится.

Приборы, инструменты, материалы

Конический пластометр МПИ, секундомер или часы, краска, стеклян­ная палочка, металлический стакан, обтирочный и смывочный материалы.

Содержание отчета

В отчете приводят схему конического пластометра, номер испытуе­мой краски. Данные измерения глубины погружения заносят в таблицу (табл. 6.2); строят график зависимости глубины погружения конуса от времени.

Цель и содержание работы

Изучить структурообразование в офсетных и типографских красках; со временем и обратимое разрушение структуры при механическом воз­действии, проявляющееся в изменениях условного предела текучести.

Изучается тиксотропия одной из заводских красок измерением услов­ного предела текучести при помощи конического пластометра (см. ра­боту 21). При теоретической проработке материала учебника студент изучает сущность коагуляционного структурообразования в дисперсных системах и практическое значение тиксотропии в технологических про­цессах печатания.

Методика и порядок выполнения работы

Измерение предела текучести производится трижды: первый раз - сразу же после перемешивания краски, второй - спустя час после перемешива­ния, третий раз - сразу же после повторного перемешивания после вто­рого испытания. По полученным данным рассчитывают условный показа­тель тиксотропии.

Подготовив конический пластометр; заполняют стакан краской и ус­танавливают его на столик, на нужной высоте. Подбирают путем предва­рительных проб величину груза. Затем тщательно перемешивают краску и производят измерение глубины погружения сразу же после перемеши­вания.

Оставляют образец на один час и повторяют измерение после обра­зования тиксотропной структуры. Третье измерение производится сразу же после вторичного перемешивания для того, чтобы убедиться в обра­тимости структурообразования.

Содержание отчета

Результаты наблюдения за погружением конуса во времени записыва­ют в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Глубина погружения конуса во времени

Время
Время,мин Глубина погружения конуса, мм
после первого перемешивания через час выстаивания краски после вторичного перемешивания

По полученным данным на одном чертеже строят три графика зависи­мости h=f(t) . По величине предельного погружения рассчитывают предел текучести для различного времени выстаивания; краски. Три зна­чения и результаты расчетов заносят в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Значения предела текучести краски в зависимости от времени ее выстаивания

Время выстаивания
Время выстаивания, мин Предельная глубина погружения, см Предел текучести Рк, Н/м2 Условный показатель тиксотропии ПТ=Ркко

Условный показатель тиксотропии характеризует относительное структурообразование и определяется как отношение предела текучести в данный момент измерения к пределу текучести краски с разрушенной структурой <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(первое измерение).

Цель и содержание работы.

Освоить условные методы определения характеристик реологических свойств.

Определяется показатель растекания и показатель текучести для од­ной из заводских красок (типографской или офсетной).

Теоретическое обоснование

Определение показателей реологических свойств красок объективны­ми методами с учетом аномалии вязкости и тиксотропии представляет собой сравнительно трудоемкое и продолжительное испытание и во вся­ком случае требует специальных приборов. Поэтому в производстве до сих пор прибегают к условным методам. При освоении условных методов важно понять ограниченность их применения

Показатель растекания - одна из условных характеристик реологи­ческих свойств красок. Он возник задолго до того, как определились представления о сущности этих свойств как дисперсных систем. Пока­затель характеризуется величиной диаметра (мм) пятна краски опреде­ленного объема (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
).

Эта краска помещается между двумя стеклянными пластинами и нахо­дится под действием постоянного груза в 250г за время 15 мин. Ре­жим течения (давление и толщина зазора) при испытании изменяется. Градиенты скорости в объеме неодинаковы и непостоянны. Они заведо­мо малы настолько, что относятся к области аномалии вязкости. Не­возможно учесть тиксотропию. Поэтому показатель растекания нельзя согласовать с объективными реологическими параметрами. Он может при­меняться для заводского контроля за свойствами определенного типа красок на основании установленных нормативов.

Условный показатель текучести характеризуется величиной растека­ния (мм) цилиндрического столбика краски высотой I см под действи­ем собственного веса за 15 мин. Условия течения также неопределен­ны, но данный метод имеет то преимущество перед предыдущим, что по величине показателя текучести можно судить о структурировании красок. При наличии в красках предела текучести (хотя бы условного) показа­тель текучести близок к нулю. И он резко увеличивается по мере сни­жения структурирования.

А. Определение показателя растекания

Методика и порядок выполнения работы

Растекание определяется с помощью двух плоских зеркальных круг­лых стекол и груза 250 г. В центр одного из стекол (на матовую по­верхность) помещают О,1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
испытуемой краски, отмеривая это коли­чество с помощью трубчатого волюметра. При его отсутствии краску отвешивают на аналитических весах (0,1 г от ее плотности). Плотность краски указывается на этикетке банки с краской. Совмещенные стекла выдерживают в течение 15 мин, после чего груз снимают и линейкой замеряют диаметр образовавшегося красочного круга.

Приборы, инструменты, материалы

Две стеклянные пластинки, груз 250 г, волюметр, часы, линейка, испытуемые краски, смывочные и обтирочные материалы.

Содержание отчета

В отчете указывается номер испытуемой краски, ее назначение, значения показателей растекания.

Б. Определение показателя текучести

Методика и порядок выполнения

Для определения текучести используют прибор, схема которого по­казана на рис. 6.2Рис. 6.2. Схема прибора для определения текучести краски. Он состоит из пластинки I со встроенной цилиндрической емкостью 2, служащей для заправки и подачи краски. Закре­пив пластинку в штативе горизонталь­но и опустив поршень 3 с помощью ми­крометрического винта 4 на глубину, несколько большую I см, заполняют цилиндр испытуемой краской вровень с пластинкой, предварительно хорошо ее перемешав. Поверхность пластинки очищают от краски. Микрометрическим винтом поднимают поршень на I см и оставляют на 15 мин, после чего с по­мощью шкалы на пластинке определяют показатель текучести, выраженный диа­метром (мм) пятна краски.

Приборы, инструменты, материалы

Часы, линейка, прибор для определения текучести, шпатель, испы­туемые краски, смывочные и обтирочные материалы.

Содержание отчета.

В рабочем журнале приводится номер испытуемой краски, ее назна­чение, значения показателей растекания. Дается схема прибора для определения текучести и приводится ее показатель.

Цель и содержание работы

Освоить метод определения липкости, изучить ее физическую сущ­ность и влияние на нее различных добавок.

На приборе для определения липкости ПЛК исследовать липкость ис­пытуемой заводской краски и той же краски с добавлением корректирую­щих вспомогательных средств.

Теоретическое обоснование

При выполнении этой работы студенты должны усвоить, что важное рабочее свойство печатной краски - липкость - проявляется, во-пер­вых, в прилипании краски или ее адгезии к поверхности формы, бумаги и прочим поверхностям и, во-вторых, в сопротивлении красочного слоя разделению. Необходимая для печатания заведомо высокая адгезия обес­печивается составом связующего и зависит от молекулярных сил взаимо­действия между краской и поверхностью, ею покрываемой. Поэтому при испытании липкости фактически определяется сопротивление разделению слоя. Это второе проявление липкости связано с вязкими деформациями в слое краски. Поэтому при выполнении работ и при теоретической проработке материала важно уяснить, что липкость как вязкое сопротив­ление раскату краски или разделению слоя будет зависеть от вязкости краски и от скорости этих процессов. Важно также уяснить практичес­кое значение липкости и особенности поведения красок, связанные с нею, а также зависимость липкости от состава краски.

Липкомер ПЛК (рис. 6.3Рис. 6.3. Схема липкомера ПЛК) состоит из раскатного валика I, стально­го полированного красочного цилиндра 2, измерительного валика, сис­темы измерения и привода. Принцип работы основан на измерении уси­лия, преодолеваемого при качении с постоянной и достаточно большой скоростью эластичным валиком 3 по поверхности стального цилиндра 2. Скорость качения около 1 м/с, что сравнимо со скоростью печатных машин. На поверхность цилиндра 2 и раскатного валика I наносят 1<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
испытуемой краски, что обеспечит после раската толщину слоя пример­но 10 мкм. Краску отмеривают с помощью волюметра в виде трубочки с поршнем. Нажатием на кнопку ПУСК включают мотор II, приводящий в движение цилиндр, а через него и раскатной валик. Поворотом тумбле­ра 10 вправо включают Осевое перемещение раскатного валика, улучшаю­щее раскат краски. Измерительный валик 3 во время раската находится в нерабочем положении и приподнят рычагом 7. После достижения равно- мерного распределения краски, для чего требуется раскат примерно в . течение 1-2 мин, прибор останавливают нажатием на кнопку СТОП . Поворотом рычага 7 измерительный валик опускается на поверхность стального цилиндра с краской. Вновь включают прибор нажатием кнопки ПУСК и поворотом тумблера 10 вправо. Измерительный валик 3увлека­ется вращающимся цилиндром и с тем большей силой, чем выше липкость краски.

Измерительная система состоит из пружинного динамометра 4 с измерительной линейкой 6 и нониусом 5, рукоятки 8 для регулирова­ния натяжения пружины и стрелки указателя 9. В начале измерения вращением ручки 8 по часовой стрелке пружина растягивается, чтобы удержать валик в крайнем правом положении. После этого, вращая руч­ку медленно против часовой стрелки, ослабляют натяжение пружины, пока валик не станет увлекаться силой липкости и скатываться по ци­линдру. Это отмечают по началу смещения стрелки 9. Соответствующее этому моменту растяжение пружины отсчитывают по линейке с нониусом с точностью до 0,1 мм. Не выключая прибора, повторяют измерения не менее трех раз. Для расчета липкости берут среднее значение растя­жения пружины. Липкость характеризуется работой, затрачиваемой на разделение слоя краски площадью 1 см2 Она рассчитывается по форму­ле:

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

    где

    a- жесткость пружины, г/мм;

    b - ширина валика, равная 10см;

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- растяжение пружины, мм.

Методика и порядок выполнения работы

Определяют липкость одной из заводских красок для типографской или офсетной печати. Затем отвешивают на трех стеклах по 5г краски и добавляют на первое стекло 10% пасты «Нефтегаз» от массы краски; на второе - 20% пасты, на третье - 10% алкидной смолы.

После тщательного перемешивания краски с добавками определяют липкость приготовленных образцов.

Приборы, инструменты, материалы

Прибор для определения липкости ПЛК, волюметр, испытуемая краска алкидная смола, паста для снижения липкости, смывочные и обтирочные материалы.

Содержание отчета

В отчете приводятся номер краски и ее назначение, результаты из­мерений, расчеты и значения липкости. Все это вносят в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Изучение влияния вспомогательных средств на липкость краски

Испытуемое вещество
Испытуемое вещество Растяжение пружины, мм Липкость, Дж/м2
Краска (№ краски)    
Краска и 10% пасты    
Краска и 20% пасты    
Краска и 10% алкийдной смолы    

На основании полученных данных делается вывод о влиянии вспомо­гательных средств на липкость красок.

В рабочий журнал заносится схема прибора ПЛК.

Литература

Для ФПТ (специальность 1109)

Загаринская Л.А., Шахкельдян Б.Н. Полиграфические материалы. -М.: Книга, 1975, с. 49-50, 202-219.

Для ИЭФ (специальность 1712)

Гудкова Т.И., Загаринская Л.А. Полиграфические материалы. - М.: Книга, 1982, с. I09-II5.

© Центр дистанционного образования МГУП