автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Исследование оптических свойств жидких фотополимеризационноиздательских материалов и оптимизация УФ-излучателей

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

рГ Б ОЛ

~І ' На правах рукопису

УДК 655. 22:681.617

ПЕТРЕНКО Олег Григорович

ДОСЛІДЖЕННЯ ОПТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ РІДКИХ ФОТОПОЛІМЕРИЗАЦІИНОЗДАТНИХ МАТЕРІАЛІВ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ УФ-ОПРОМІНЮВАЧІВ

Спеціальність 05.02.іа «Машини, агрегати та процеси поліграфічного виробництва»

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

ЛЬВІВ -

1994

t-iuyi'or.aP: пгиьк: кандидат технічних наук, доцент

КерБінськи;' F.I. /Українська академія д рук a ос т б а/

-iiuitwi опоненти: доктеэ технічних наук, професор Петров і /Академія харчових технологій, и.Одеса/ кандидат технічних наук, доцент і/.осєсь V

/КИЇВСЬКИЙ ПСГЛТеХКІЧНИЙ ІНСТИТуТ, поліграфічний факультет/

Провідна організація: Український кавово-дослідний інститу поліграфічної промисловості . ім.Т.Шевченка, к.Львів

Захист відбудеться " 2В " жа&ткх 15Э4 р. о _ /5 год. засіданні спеціалізованої ради К 068.40.01 в Українській дек її друкарства за адресов: Укпаїна, 290020,- м.Львів,

2 дисертащсо можна ознайомитись в бібліотеці Української демії доухаоств:..

-‘Вторефесат і'^’^зісдачкй и 1.ЭЭ4 с.

Ьчени;': секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук, доцент Дідич В.Гі.

ЗАГАЛЬНА ХАРЛКГ'КГЛІС'ГИКА РОВО'Ш

Актуапьність проблеми. Б фо|ллних процесах поліграфічного виробництві при виготовленні фоТОПОЛІМврНИХ друкарських форм /Ч-Ді:/ використовуються експонуючі установки /12// та установки цчя псчпіс-понуваннд готових ФДі. Аналогічні або подібні ЕУ влісорисговустьси такох і в інших галузях /зокрема, радіоелектронній, приладобудівній, меблевій, медичній/ для Уі-отверпіння фотополімеризації’.нозцат-них матеріалів /іі ЇМ/ в технологіях друкованих плат, гібридних мік-рсзборок, тиражування оптичних носіїв інформації тогіо.

Зростаючі вимоги щодо'Зниження енерговитрат, підвищення якості та швидкості виготовлення поліграфічної та іншої спеціальної продукції» зменшення її’собівартості відповідно призводять, до підвищення вимог ідодо якості, продуктивності, створення енергозберігаючих матеріалів і обладнання як елементів енергозберігаючих технологій.

Для існуючих ЕУ характерна низка недоліків, зокрема, велика енергоємність при досить низькій продуктивності, неп:" ~кі світлотехнічні та значні наео-габаритні показники. П зв’язку з цим розробка Уіг-опромінявачів /УіО/ для К/ з олтіімізопшіими світлотехнічними і енергетичними параметрами на основі вивчення та розрахунку оптично-спектральних харак геристик $111.1 с актуальною.

Робота виконувалась за завданнями теми Б~М)/32 Дерлкшвиаабу України в У! І.'і 1 і і; І і ім.Т.!!.;г.ченіга та тими Гі—Г >01—01 Міністерства освіти України п УАД.

Мата роботи -г підвіщ'яіия якості С-Д,3 па рахунок вдосконалення -конструкції формного обладнання, змеипеиня собі вартості 1СУ та їх епі!|'іг,се»:і!ссті на ослоні рпвчешп опгико-фізичі’піх ашсонсм ірностей нроц-лсу .{..їтопояі:лд[-.;тції та |огохіпічного фор:*у впнім //'■-/ пру-і: і і її’; ь кого («-ільофу 'і1.'!.!- в об'ємі ріцки:: >іІЧ та вий.’ну на цій основі о;/і г,і!1 ■ ї конструкції і ре:к:'::у роботи УіО.

Длл досягнення поставленої мети слід були вирішити такі-наукові та прикладні завдання: '

- розробка краліметричної моделі ЇШ т:> $Д? з визначенням вагомості основних показників якості;

- дослідження оптично-спектральних властивостей рідких ФШ на осно-рі олігоефіркарбонатметакрилатів /ОКМ/ та олігоефіракрилатів /ОЕА/ під час УФ-вкспонуппння та перехідного гопру /ІШ/ ця межі "лшити(1-незшитиі) ФІМ";

■ уточненння онтико-геометричної та математичної моделей процесу формування друкарського рельефу в шарі рідкого ФІІМ і обгрунтування нп цій основі вимог- до світлотехнічних показників Уі-опромінп--вачів;

- розробка оптико-геометричної та математичної моделей опроміненос-

ті горизонтальної площини панеллю люмінесцентних ламп /ЛЛ/ з плоским відбивачем і без нього п проведенням математичного єкспери-. менту; ■ ■

- вибір та реалізація оптимального режиму роботи ЛЛ з мотоо забез-

печення якості та техніко-економічник показників технологічного процесу та обладнання. .

Наукова новизна: розроблена кваліметрична модель Ф1ІМ та ФД«, визначені їх основні одиничні та комплексні показники якості, вагомість їх внеску в загальну якість Ф і ЇМ та ФД£. Досліджені основні оптично-спектральні властивості рідких ЗД.І на основі 013.1 та ОЕЛ під час експонування УІ’-вигіромінчпзнням. Оптико-спектральними дослід-копиями уточнена модель формування рельефу '£,'!>■ в об’смі рідких ‘іііМ нп основі концепції про пошарові:!! характер процесу фотополімеризації. Вперше теоретично дослідниці основні оптико-геомптричні властивості і£і дія даних Доповнена оптико-гсомстрична модель формувати і пг’"Кр.;оького рельефу в карі рідкого -І’.'Г.І на основі проголених і'г>,'!і~пгап>.( г/'с.’іідгг’мь, п;л дтігж;.т) туково обгрунтувати основні

ВИМОГИ ДО СВІТЛОТЄіШІ'ШИХ показників У1'-Ьпр0І.1ІНМаЧІВ. Розроблені оптико-геометрична та математична моделі^ опрпмінзиисті горнзонтпль-.иої площини панеллю люмінесцентних ламп з плоским відбивачам і без нього з кетою підвищення рівномірності УФ-опромінення світлочутливих матеріалів, пониження екерговитрат, масо-габаритних характеристик УІ-опромінювачів на ЛЛ. . '

Практична цінність і апробація роботи. Результати роботи лягли в основу керівного галузевого документу НД 29 Укр.-01-90 "Методичні вказівки. Матеріали формні фотопблімеризаційнозднтні та форми друкарські фотополімерні. Номенклатура показників якості". Розроблена універсальна програма для розрахунку оп.роміненості горизонтальної поверхні панеллю ЛЛ з плоским відбивачем і без нього, яка призначена для- використання у галузевих НД1 та промислових К'ГБ ири проектуванні технологічного обладнання для різних виробництв - в У£-, видимій та 1Ч-діапазонах, опромінювачів як підсистем САііР, а також в навчальному процесі у вищих та середніх спеціальних навчальних закладах. Розроблена автором прикладна програма для ЕОМ та сконструйований і виготовлений діючий макет елрктроного пуско-регулюючого апарату /іІРА/ для М типу ЛУФ-40 передані для апробації та впровадження в УНДІІІ1І ім.Т.Шевченка, УАД та .інші організації.

. Основні результати роботи опубліковані в 10 статтях і викладе-І

ні в доповідях на ІУ-Й республіканській конференції молодих вчених і спеціалістів галузі "Молодь і розвиток поліграфії" /м.Львів, 1990/ на Ш-й науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів країн СІЙ "Печать, молодець, ринок" /м.Москва, 199;?/, на українському поетійно-ціючому семінарі з фотохімії світлочутливих мономер-1 олігомерних і полімерних систем /м.Львів, 1993, 1994/, на науково-технічних конференціях про|іесорг:'ько-виклпдацького складу УШ ім.1%, і'едорова /м.Львів, 1990-1994/. .

С’?;..у;--ту'іч і пбсш’ роботи. Дисертаційна робота складається з гстулу, п’яти глав, загальних висновків, бібліографії та додатків.

Лпсортаціл викладена на_________ стор. машинописного тексту, містить

42 рисунки та 10 таблиць. Бібліографічний список включає _____________ най-

менувань робіт.

. Основні положення, які виносяться на захист:

- квалімотрмчна модель Ф1Ы та ФДФ;

- особливості оптично-спектральних властивостей рідких ФІМ на основі ОКМ та ОЕЛ під час їх експонування актинічним випроміненням;

- уточнена оптико-геометрична модель формування друкарського рельєфу ЇД2 під час експонування рідких ФПМ о врахуванням їх спектральних впастивостей та оптичних характеристик перехідного шару;

- оптико-геометрична і математична моделі опроміїїеності горизонтальної площини УФО на ЛЛ з плоским відбивачем і без нього;

- практичні рекомег(даціІ щодо вдосконалення конструкції УФО на

ЛЛ дня ЕУ; ■

- функціональна і принципова схеми живлення ЛЛ імпульсним струмом високої частоти та результати II апробації.

Особистий внесок. Розроблена кваліметрична модель ФШ та ФДФ. Внесені уточнення в оптико-геометричну модель процесу ФХФ друкарського рельефу. Запропонована оптико-геометрична і математична моделі опроміненості горизонтальної площини для оптимізації конструкції УФО на ЛЛ. Розроблена функціональна та принципова схеми електронного, ІІРЛ для живлення ЛЛ струмом високої частоти.

ЗМІСТ ГОБОТИ

У вступі висвітлена актуальність проблем дослідження оптичних властивостей ФІЕ.1 та необхідність оптимізації конструкцій та родимі в роботи УМ на ІІЛ, сформульовані мста та завдання дисертацією! роботи, подано опис отриманих наукових і практичних рс-

зультатів, інформацію иг<Д0 апробації робот:!, іілі-гі^ю і.!.-..

ження, що виносяться на лакнет.

У перші й глпиі . - і , пройлеки '.'а киропакїкі;:! формного обладнання для виготовляння v,!U'" - детально розгллцантьс» технологічні процеси /Тії/ гнготовпения •>№ з різних в:нчв іЧЇД, кйо-аналізовані існуючі конструкції Е*У вітчизняного та закордонного l-;- -робництва, їх переваги та недоліки і на. цій основі накреслені і!: •

більш перспективні шляхи розвитку та оптимізації формного експонуючого обладнання, які націлені на підвищення продуктивності та автоматизації) процесу експонування,'підвищення якості готових їДФ та, головне, зменшення енергоспоживання, матеріалоємності обладнання, зниження собівартості технологічного процесу в цілому.

В розділі наводиться огляд робіт науковців академічних інститутів /1ХФ РАН, ІФХ та 1ХВС І1АН України/, галузевих НДІ України /УЦІЦШ1 ім,.Т.Шевченка, УЦДІСВД, ВДІхімгіроект, УІІДІпластмао та in./ та ВНЗ, в т.ч. УАД, Kill, Московська державна академія друкарства, завдяки яким розроблені і реалізовані процеси, матеріали та обладнання для переробки ФЇ1М в вироби, в яких показано, що однісо з ная-головніших технологічних операцій при їх виготовленні, в т.ч. ФДФ, е експонування. Підкреслено, що для проектування оптимальної конструкції УФО для ЬУ бракує чітких вихідних вимог', до їх обновних св?т-лотехнічних показників'. Науково обгрунтовано рішення цієї проблеми вимагає дослідження оптично-спектральних властивостей ФІШ та моделювання процесу ФХ£ друкарського рельефу а>ДФ під час пропепення технологічної операції експонування, чим і обгрунтовушьея мета та загнання роботи. . .

У другій главі - "Методика експериментальних досліджень" - обгрунтовано вибір ФІН/, для проведення експериментальні* досліджень, іі якості об’єктів досліджень вибрані розроблені в УШ і и. In. Федорова pi пк і фотополтеризаційноздатні композиції /l'l?lilV

на основі олігокарбонатметакрилату ОКМ-2 /Р£Ш, умоЕііо позначена Д—І/ та суиіші його з олігоефіракрилатом МДФ-2 /Р£ГІК Д-2/, що обумовлено їх перспективністю використання,в різних технологічних процесах внаслідок високих експлуатаційних, економічних та екологічних властивостей. Описана технологія виготовлення ФДФ та експериментальних зразків, включаючи призначена для цього обладнання.

На підставі проведеного експертного опитування групи спеціалістів галузі встановлено загальну номенклатуру одиничних та комплексних показників якості, виділено основні, найбільш вагомі та запропоновано кваліматричну модель 5Ш та ФДФ, яка надалі використана в оцінці якості ФДФ, а , головна, підтвердила робочу гіпотезу про необхідність вивчення оптичних властивостей системи' освітлювач-ФПМ-ФДФ.

Для моделювання процесу ФХФ, виготовлення експериментальних зразків та проведення досліджень, оптимізації конструкції УФО на підставі аналізу технічних даних різних"джерел УФВ вибрані стандартні М типу ЛУФ-40. Детально розглянуті відомі стандартні методи і засоби оптичних вимірювань і вибрані необхідні.

Методика визначення дисперсії показників заломлення П(А), і поглинання Р£ІІК полягала у експериментальному визначенні

спектрів відбивання т в діапазоні 72,В...413 нм за допомогою автоматизованої спектральної установки КСВУ-23 в комплекті з ЕОМ "Електроніка" ДЗ-28". З одержаних спектрів відбивання Я(Л) вираховувались і будувались дисперсії Ті(А) та ?Є(Л) за допомогою співвідношень, одержаних на підставі рівнянь Краморса-Кроніга:

___________і-м*)

‘ 1+!?(Л)~2.уЩЩ-со5в(Л) 9 С1)

ІІЇйЩ'ЬІП в(Л)

т+й(Л)-гущ-со&в(зі)

де /ад та в(л) - коефіцієнти підбивання і фаза відбитої хвилі.

Визначення величин та індикатрис розсіяння світла в шарі РііІК під час її експонування У'Лі проголили па допомогою установки, роз-

лр/о І ШЛї-віп В (А)

^[Л)~і+№)-2\пт-созвт ’ і2)

робленої за участю автора. Функціональна схеми ниг,о.,і.&:ш на

Рис.І. Функціональна схема установки для дослідження індикатриси розсіяння світла в шарі Рі’ГіК під пас П експонування: 1,10 - мілівольтметр; 2,9 ~ вхідні підсилювачі; 3,8 - фотоелектронні помножувачі; 4 - дзеркало;

5 - - лазер; 6 - Не -Л/<2 - лазер.

Зразок РЛІІЇ 7 , розміщений в кварцовому капілярі діаметром 0,1 мм, отворцмуоться УФВ азотного лазера 5 / Л = 337,1 нм/. Дослідження інаикатриси розсіяння нипроиінппдшт галп'ї-неоноього лазера 6 /А - 632,В нм/ велось за допомогою фотоелектронного погою— жувача Й, розміщеного на гоніометрі II в діапазоні кутів З -10-350°.

Максимальні розміри мзкро- та мікрогетерогонних утворювань в шарі РііІК під час експонування визначали УФВ різних лазерів /А^ -34(1,416 нм; 0^ 375 нм; /Уер - ЗШ нм; Аг^ - 40В нм/ в широкому

енергетичному діапазоні 2,5...<25000 Вт/см^" за допомогою електронного мікроскопу ЕМ-І2 методом прямого просвічування.

Для визначення і кваліметричнсї оцінки технологічних, економічних, експлуатаційних та екологічних характеристик об"ектів дослідження використаний метод експертного опитування, в якому брали участь провіяні спеціалісти поліграфічної і суі.ііуннх галузей. Матв-матико-статистг.чісг обробка результатіп -о питу вапни велась за загаль-

НОПрИЛНЛТб'П І'-ЛТОМІІЬ'ОП.

' -іе«

Для здійснення математичного експерименту використані стандартні програні! яру, КПЩІІР'ТЯМІСШМГ на морі РОЯТЯА# - 77 для

с

ІГШ тип/ Проведення мпту|«іих досліджень здійснено за кіль-

кістю паралельних досліціп, що забезпечила вірогідність 0,95.

У т р о т і ії глзві - "Особливості оптичних властивостей І'ііііі під час аиспокупічнії та оитико-геометрична модель формування друкарського р&.чьєфу 'ІДО”-- розглянуті і проаналізовані результати окспзримснтальних досліджень основних оптичних показників РИМ та теоретичні розрахунки основних оптико-геометричних характеристик ІГіі. Як встановлено на основі даних експертного опитування однією з визначальних характеристик якості є: з одиничних показників для ФІІМ - оптичні і енергетичні, а для ФДФ - репродукційно-графічні та експлуатаційні. Ці ж показники входять в число вагомих і у комплексній оцінці якості ФЇМ і ФДФ. З цього випливає необхідність досліджень оптично-спектральних характеристик’/'показників заломлення П(А), поглинання , відбивання £?№) і розсіяння Іу. / як в процесі УФ-отвердіння Р5ІІК, так і готових заполімеризованих матеріалів.

О.цержамі залежності П(Л) та Х(Л) дозволили розрахувати товщину І1Ш. Встановлено, що товщина ІШі суттєво залежить від інтенсивності £ та довжини хвилі Л УФВ в інтервалі малих енергій І...10 Вт/м^. Максимальна товщина Ш складас 8...10 мкм і при В > ІОВт/м^ не залежить від згаданих параметрів. ■

Визначення подвійного променозаломлення та поляризації за допомогою модифікованих матриць Дконса використане для встановлення залежності інтенсивності відбитого від поверхні ПШ У'іВ від кута падіння ос . Максимум для перпендикулярної складової УФВ /£^ /, відбитої від ПШ , припадає на 14°, цля нормальиопацаючого потоку /Ец /- 17°, а легальний - на 16°. Слід відзначити ямомпіення анізотропії зі збільшенням Е та Л УзВ.

Одержані залежності П(Л) таК^-Я) ДОЛИ ПМ^Г’У . розрруу РЧТМ ГСИП-

парсію комплексного показника заломлення ТІ(Л) ц,ц основі ігл-оду квантово-хімічних молоку ля; мис орйітал^іі для різних співнідпг.:::е!'!> "фотополімерниИ матеріал /Ш/% І'Фіііі". Встановлена суттевь зростання й(*У на частоті поглинання Рі&іііС ой рахунок істотного впливу Ъ((Л).

Досаіцжєння величини і форми розсіяння світла б шарі ВіЯіК показали, що кількісная величина 1^ в тілесному куті'з плоским кутом при вершині 90...£70° відносно падаючого проміня складаю 0,01..,

0,1 від інтенсивності падаючого потоку на поверхню Ш /рис.Гін/.

Риє.2.Поширення акти-шчного випром інпванна в об"смі РгііК: а-^рагмент інлмкатриси розсіаіііш Д-2 при експонуванні: 1-2хв; 2-

ин^£'У0хв; :і~1Г)ХВі 4-^0*в;

. Ч^/б-хщ променю з врзху-а“'30 ' ванним дисперсії ґі(А)і в-індикатриса опромі-неності на поверхні і в об'ємі ФМ ві'д ідеального .УФО.

б

•Я,**# п{Х) /к

'зїд' ~.\б£ 7-Іо

зво !,5й Щ5 '

ш ш

Очевидне суттовв провалювання процесу поглинання над ро:)сіяпи;г.;. Спостерігається суттива різниця в характері індикатрис розоільН-Я для Д-1 та Д-2, яка пояснюється присутністю у складі РзіІК Д-іі очі-гои^іракрилату ^’^-2, бо процентна кількість рошта компонентів /діметикрилопого ефіру триетиленгликолю ТГМ-3, олігомзра 0І\М~2 та іютоіиіціатора іЕКГ>/ е сталою. Таким чином, визначено вплив ОЕЛ МДі>-2 на характер індикатриси розсіяння в шарі РШК, якиіі обумовлений мтіолекулярниш взаємодіями у вихідній системі.

її.і основі даних, одержаних методом електронної мікроскопії, погіуиотнм золоуіїіс/п, г.аксин.'пьнну розмірів мікроготерогенних утворень СІ під інтенсивності Е та цчточні хмпі А УіП. Номіа іцц-‘•‘ІТП"!І V, '! СІЮГ.Ті. С НіИОІ і!|>!'1 (ф^КТИГЖЬ'.Н з точки зо-

ру оцорка.чім найкращих експлуатаційних показників ФМ /в моржу чергу механічних/: перша - 408 нм, Е-075 Ні/см^; друга - 389 нм; Е-І250

. р г ^ о

Вт/с.м ; третя,- 337 нм, Е=І5У0 ІЗт/см'". Збільшення величини огіромі-неності зразків Д-І при зменшенні Л пояснюється необхідністю одержання більшої кількості енергії при формуванні мікрогетерогенних утворень великого розміру. '

На основі проведених експериментальних та теоретичних досліджень виведено емпіричну формулу, яка вза&чопов"лзус мі;;; собою основні оптичні та'структурні властивості РШС:

х(х,и,х)=

/+. їр(х’У>г) , у /хІ 1 + ІП (Х,УЛ) МХ)

(3)

тут циліндрична функція Бесселя нульового порядку:

до: ТІ і 'Ж. - показники заломлення і Поглинання відповідно;^,^

- інтенсивності падаючого і розсіяного світла відповідно; Х,Ц,% -координати атомів; /Ш - гіпергеометрична функція першого роду; СХ,в,С - еліпсоїдальні параметри мікрогетерогенних утворень.

Крім цього, на базі проведених комплексних досліджень була доповнена модель формування друкарського елементу в шарі РФШ під час експонування /рис.2 б,в/ і виведена загальна формула для розрахунку опроміненос.ті. На основі розглянутої моделі висунуті основні вимоги до світлотехнічних показників УФО /спектральний діапазон та інтенсивність УФО нерівномірність опроміненості та кут падіннг./.

У четвертій главі - "Моделювання та оптимізація УФ-опромінюпачів на люмінесцентних лампах" - приведені теоретичні дос-лід*ения по г.пелгненнч максимальної рівномірності опромінення ге-рк-

зоитальної поверхні заданого формату мінімальної) кількосго люмінесцентних ламп /ЛЛ/.

Для цього спочатку була розроблена оптико-гппчетрична модель опроміненості поверхні однією ЛЛ на висоті Ь0,І00 та ГООмм сік ними та проведено П математичний спис /Рис.З/, а в по.палнюмг, па ТТ основі провед єно аналогічну роботу для ряду ЛЛ /3-Ю, І Гот./, з «•:;<* ноже складатись пзналь УФО длгі виготовлення ІДІ’ річних форматів /21x30.. ,30x12см/. При цьому розглял-глиск два раріпнги тчпнх У10 -а плоским відбивачем і Без нього.

Виходячи з основного закону світлотехніки з рряхурглням езіт ■ лотохнічних та геометричних параметрів ЛЛ онрсміноність бул.ь-Т'о! точки на площині однієн ЛЛ будв визначатись формулою:

І0-со5сх.-со$х-с(3 .

, (4)

Яі

це

і*0 - яскрагзість /інші символи з цієї формули вказані на ряс.З/.

Елементарна площа на поверхні колби ЛЛ СІЗ~

визначається з врахуванням рівняння, якз описує поверхня колби ЛЛ / 2 •

(ЗС-лу +[2-2а) —V . Інтегруванням виразу /4/ для мпекгу точск,

які налетять пледині , одержати розрахункову картину опроміненості цієї площини. Розрахунок опро-

Рис.З. Оптико-геокетрична модель опроміненості площини однією люмінесцентною лампоп.

МІНЄН0СТІ Єд для кожної ТОЧКИ ПЛОЩИНИ У панеллю ЛЛ зводився до визначення загального потоку .УФИ як гуми інтегральних потокіп від котної ЛЛ з ррпхупан-

t, bit, o3.

ням кутів затінений. Після розробки алгоритму і прикладної програші були проведені розрахунки для різних відстаней мі» JD1 та між ЛЛ та площино») у . Ізолінії опроміненоеті площини у ‘ будувались на основі масивів даних для кожного випадку окремо у графічному редакторі surfer-гл.

Розрахунки показали, ідо для рівномірного опроміненії поверхні касети формату А4 з допуском і необхідно /без плоского відбиеачи/.. мінімум 6 шт. J1JI ЛУф-40, а для формату АЗ - В шт. При цьому відстань між М повинна складати 60 ш, а між центром колб JLil і площиною у ~ 100 мм. У випадку застосування плоскбго відбивача з коефіцієнтом відбивання = 0,Й необхідно відповідно 4 шт.,та £> шт. JiJi /рис.4/, Програма для точного розрахунку ипроміпенооті площини панеллю J'ui на мові ФОРП’ЯН-?? V.5.O. с уніїізрсальною, бо для ньоЛ> можни задати будь-які значення габаритних розмірів Jill, відстані піц центрів JU1 до площини, якц опромінюється. Однак, ця прикладна програма, в зв’язку з необхіц- і шстс обробки зньчного масиву інформації, вимагай ilblK.i високого класу./не нижче 1Б,М-3^6/.

Ряс.4. Характер просторового розподілу опроміненоеті площини панеллю з 6-ти лади ЛУ&-40: а - баз ЕІцбивача; б - а плоским відбивачам.

-15-

Дпя досягнення необхідного кута падіння ОС УФО рекомендується застосовувати спеціальні оптичні елементи, які слід розміщувати між панелля ЛЛ та поверхнею, що опромінюється: сяітлообмежуїічі решітки, оптичні інтегратори /лінзові растри/, спеціальні покриття на склі касети.

. Для виділення необхідної дони спектру УФВ рекомендується застосовувати джерела з увіолевим склом або скляні світлофільтри типу УФС-4 /І5, -6, -в/. .

У п’ятій главі - "Вибір оптимального режиму роботи люмінесцентної лампи" - проаналізований ряд робочих режимів люмінесцентної лампи і вибраний оптимальний, запропоновано функціональну і принципову схеми електронного пуско-реі’улгччого апарату /ЕИРА/. Виготовлений його .діючий макет. .

Аналітична оцінка основних недоліків, які властиві роботі ЛЛ в комплекті з індуктивним ІІРА, показала, що для нього а характерними низький к.к.д., неодночасний запуск всіх ЛЛ та досить довгий час виходу на стабільний режим роботи. Живлення ЛЛ постійним струмом призводить до явища катафорезу і, відповідно, до збільшення нерівномірності її свічення по довжині. В роботах провідних вчених у області світлотехніки вказується на ефективність живлення ЛЛ струмом високої частоти і пропонуються різноманітні варіанти Е!ІРА для реалізації цього режиму роботи. Проте, п одному варіанті використовується однонпправлений струм, а в іншому - малопотужні Е1ІРА.

В зв’язку з цим були розроблені функціональна та принципова схеми і виготовлений діючий макет ЕіІРА для запалення і роботи ЛЛ ЛУі-40 на високій частоті. Встановлено, що використання цього пристрою забезпечує зменшення енерговитрат на 20...30$, маси - у 1,8 рази, збільшення світловіддачі - на 10$, суттсве підвищення надійності, швидкості запалення та виходу на робочий режим.

Автор висловлює щиру подяку ц.т.н., проф. Лаоаренку Е.Т., д.ф.-н.н. К і тику І.В., к.х.н. Ротору Ю.А. за науково-методичну та консультативну допомогу при виконанні цієї роботи.

' ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ.

1. Аналіз технологій та устаткування для переробки ФІШ в ОДФ показав, що зменшення енерговитрат можливе не тільки за рахунок під-виаі,енніі світлочутливості Фі'ЇМ, але й оптимізацією-процесу експонування ФІШ, конструкцій та режимів роботи УФ-опромінювачів. Це, в свою чергу, передбачай розі’ляд узагальненої оптико-геометричної моделі формування друкарського рельєфу в об'ємі ФИМ з врахуванням його основних оптичних властивостей та створення математичної моделі для розрахунку опроміненості поверхні панеллю М. ' .

ї.. Ма основі анкетування провідних фахівців поліграфічної та суміетих галуоей створена кваліметрична модель ФІШ та ФДФ з них, пізкичвНі номенклатури основних, одиничних і комплексних показників шості та ступінь їх вагомості. Більшість експертів вказали на суттєву вагомість одиничних оптичних показників ФШ та репродуційно-графічішх характеристик ФДФ, які взаємопов’язані між собон на технологічній операції УФ-окспонування. ■

3. Досліджена кінетика основних оптичних властивостей РІІІК на основі ІШ та ОЕА під час їх експонування. На основі концепції по-шировогр характеру фотополімеризації при фотохімічному формуванні друкарського рельєфу в об’ємі Рі>іІК вперше теоретично .розрахована і експериментально підтверджена дисперсія показників заломлення і поглинання в області фундаментального пбглпншіня як для ВіїіК і ФМ, так і для різних співвідношень {Ч!і1К:ФМ, Теоретично розрахована товщина. перехідного шару на межі "ФМ:НйІіК" та її залежність від довжини книг лі, інтенсивності та поляризації Уі-випрьмінювиння. Теоретичними розрахунками встановлено, іцо поверхня перехідного шару характери-

пується високим коефіцієнтом відбивання /прир■ =14.. .1?° відбирається до В0% рід інтенсивності УФ-випромінювання, яко дійшло до нього/.

Зконструйована і виготовлена установка для дослідження індикатрис розсіяння світла в об’ємі РїШ в процесі УФ-експонувзння. Показано, що розмиття профілю друкарського елементу може бути викликано, окрім інших причин, і розсіянням світла в об’ємі Р£І!Н актинічного’ випромінювання.

За допомогою електронної мікроскопії визначені максимальні розміри надмолекулярних утворень в об’ємі РФІК. Встановлено, що діаметр цих утворень суттсво залежить від інтенсивності та довжини хвилі УФ-випромінювання. ”

Виведена емпірична формула, яка пов'язує основні оптичні та структурні показники Р51Ш та 'ЇМ.

4. Доповнена узагальнена оптико-геометрична модель формування друкарського рельєфу в об’ємі Р*>1ІН. Уточнена формула по розрахунку величини опроміненості в об’ємі РФіІК. Показано, що ступінь дифуз-ності УФ-випромінювання, яка надходить від УФ-випромінювача, відіграє суттєву роль у формуванні профілю друкарського елементу. Визначені основні вимоги до світлотехнічних параметрів УФ-опрсмінпва-ча,в тому числі і діапазону кута падіння УФ-випромінювання на поверхню касети с£=0...30°.

-■ 5. Розроблені математична модель опроміненості площини циліндричними рівнояскравими джерелами УФ-випромінюваиня певних геометричних розмірів та прикладна програма для її реалізації на ПЕОМ класу ІБМ-386 і вище. '■ .

б. Визначені оптимальні відстані між джерелами світла в УФ-опромінювачах та між ними і поверхнею РіІІК.- Оптимальна конструкція УФ-опромінювяча дозволяє досягнути високої рівномірності опроміненості поверхні РІІІК /не більше і 5%/ при зменшенні кількості люмінесцентних-ламп при незначному падінні загальної інтенсивності.

7. Розроблені функціональна та принципова схеми і виготовленні» діючий иакет електронного ІІРЛ для люмінесцентної лампи ЛУФ—40, використання якого дозволяй зменшити енергоспоживання /на 20.,.30$/, збільшити світловіддачу /и мвтшх І0^/>- скоротити швидкість запалення і час виході' на робочий режим /орієнтовно на порядок/, підвищити надійність ти тє|аіін експлуатації ламп, а також зменшити масу пуоко-рбгуладзчого апарату /у І,В рази/.

Основні положення дисертації опубліковані ~в роботах; •

1. Петренко О.Г. Про можливість використання загальногалузевих засобів вимірювань для контролю параметрів якості ФІІМ - В зб.: ІУ Республіканська конференція молодих вчених і спеціалістів "Молодь і розвиток поліграфії". Тези доповідей .-Львів,УВДІІН'1,1990.-С.32,

2. Назаров В,Д., Петренко О.Г, Комплекс засобів метрологічного за-бззпечшшя контролю процесу експонування,- Ь зб.: )У Республіканська конференція молодих вчених і спеціалістів "Молодь і розвиток по— лігр<іфії". Тези доповідей,-Львів,УІІДІІІЛ,1990.-С.46-47.

3. Назаров В.Д., Петренко О.Г. Метрологическое обеспечение оценки

качества фотополимеризуюцихся материалов и печатних форм.//Тр. ВНИІІШШ,"Физико-химические явления в процессах полиграфии", т.40, Бип.1,1991.-С.31-37. ' .

4. Петренко О.Г., Лазаренко 9.Ї. Экспертная оценка показателей качества формных фотополимаризующихся материилов//Научно-твхн.дости-кения и передовой опыт в обл.издат.дела, полиграф.пром-ти и книжной торговли/ НИЦ "Инфо(щлечнть"';-М. :I991,V‘I2.-C.29-3I.

5. Петренко О.Г. Оптимизация условий, экспонирования Ф1Ы при изготовлении Фйі.-В об.: Ш науч.-прнкт.конференция молодих учених и специалистов печати ."Печать. Молодежь. Рынок".Тезисы докладов.-М.: 1992,,С.41.

6. Петренко О.Г., Шибанов В.В., Ыикитилин С.И, Устройство для отработки энергетической экспозиции//.Полиграфия, 1992,КС>.-С.2'7.

,7. Петренко О.Г, Аналіз метрологічного забезпечення поліграфічних

- і 9 -

підприємств України// Поліграфія та видавничо справа, 1993,С.‘.•Л

в. Петренко О.Г., Еазилгск К.Ф. Розробка, алгоритму ті пояракуч^у нч-су експонування 'ЯМ// Поліграфія та видавнича справа, І993, М V;..

9. Петренко О.Г., Лазарчнко Е.Т. Напрямленії і сть У-Я-випрочін'і'в'птя при формуванні друкарського рельо{іу фотополімерної друкарської ■’юрми під чаг; вкспонувачня//!Іпліграфтл та видавнича справа, 1994,Ч'?9, -

10. Петренко О.Г. Источники УФ-излучения для экспониругоцих устччо-воя//Научно-техн.достиж. и передов.опыт в обл.из цат.дела, полиграф, пром-ти и книжной торРовли/НИЦ "Информпечать".-М.!1994,Рі.-С.1-5.

11. Мервинский Р.И., Петренко О.Г., Китык И.В. Спектроскопической

ннх материалах// Журнал прикладной спектроскопии, 1994, т.61 -

С. 540-547.

С.63-68.

определение функций переходного слоя в фотополимеризациончоснособ--

ііатренко О.Г. Исследование оптических свойств жидких фотополи-ччризйционносаособных материалов и оптимизация Уі>-иблучателей.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата техничоских наук по специальности 02.06,15 - Машины, агрегати и процессы полиграфического производства; Украинская академия печати, Лыюв, 1994

С использованием квалиметричоской модели и проведенных на ее . основе исследований оптических свойств жидких фотополимеризующихся материалов показала необходимость учета степени диффузности УФ-иэлу-чэния от облучателя, дисперсии показателей преломления и поглощения, а также степени рассеяния актиничного излучения при фотохимическом формовании-оптимального печатного рельефа фотополимеркой печатной формы во время экспонирования. Уточнена микрогетерогенная модель ■ процесса послойной полимеризации олигомерных смесей. Определены условия потерь энергии У4-излучения как для всей оптико-геометрической модели формирования печатного рельефа во время экспонирования фото-полимеризационноспособного материала, так и для переходного слоя. Предложена математическая модель расчета облученности горизонтальной плоскости рядом цилиндрических равноярких источников УФ-излуче-ния конечных размеров. Рассчитана оптимальная конструкция У^-облу-чателей для экспонирующих установок различных форматов, обеспечивающая требуемую равномерность облучения поверхности при одновремен-' ном уменьшении общего количества ламп. Разработаны функциональная и принципиальная схемы, изготовлен действующий макет электронного пуско-регулируюцего аппарата для питания люминесцентной лампы м (леностью 40 Вт током высокой частоты, что позволило существенно повысить технико-экономические показатели комплекта.

Клшчові слова: фотополімеризаційноздатні матеріали, фотохіміч-* но формування, фотополімерна друкарська форми, оптичні властивості, УФ-опроміншпач, експонуюча установка.

Petrenko O.G Investigation of the optike.t properties of the liuu'«i p-liyn*!,•>*•!* imUv':.!-, and optimization of the UV-i/radiator. • .

Dissertation for receiving r.f the srient.f'oa! de:;rr.e-c?mdidritp of t!ift technical hy

the specialization 02.05 15. eguippm^nt, :vd prof !|<* p^tvrr-'f.hy !»nfj<-trv,

Ukrainian Academy of Printing, l.’viv,

Using cjualimetncal model and comingout from the corresponding investigation?*» of <hc opl'k?.l properties in the liguid photopolymerized materials it uas shown the necessity the accaeuting the degree of the diffussion UV-liqht source, disDCrei,>n of the refrpktive index and adsorption coefficient and the degree of actinical light emmission within tit*» photohemical formation of optimal profile in the printing elements of corresponding printing form. It was precised the microheometerogeneces model of the process 1aypr.;d polirnr/izntinn in the olygomer rroxtur**5. It was determined th* conditions of the energylosses of the* !JV-irradiation both for the who’e optical geometrical model printining form 's formntions and for the intermediate layer "sealed- nonseafed potopolymer material". It was proposed the mathematical model for the calculation of the illumination of the horizontal plane by the several cylindrical equally lighted UV-irradiation sources of the finite sizes. It w*s calculated the optimized construction of the UV-irradiator wicht ensures the reguested uniformity of the illumination in the horizontal plane with simultaneously decrease of the common number of th® light saerce. It was created functional and pricipial scema and it was manfactured the working model of the electronical switchinqregulated aparatus for the ensvrarce of the luminescent lamp with the 40VVt power by the CWceverent, vvhich n'!nw< essentially inrr^a^e technical-economical param®mers of the luminescent lamp compwt of the. ‘..siti hipg -r aparatus.