автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка методики тестирования упаковочного картона применительно к различным условиям печатного процесса

На правах рукописи

ЮХюн А

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ТЕСТИРОВАНИЯ УПАКОВОЧНОГО КАРТОНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАЗЛИЧНЫМ УСЛОВИЯМ ПЕЧАТНОГО ПРОЦЕССА

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (полиграфического производства)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре материаловедения в Московском государственном университете печати

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Климова Елена Дмитриевна доктор технических наук доцент

Филин Виктор Андреевич доктор технических наук профессор

Ананьев Владимир Владимирович кандидат технических наук доцент, зав. Кафедрой МГУ Прикладной Биотехнологии Ведущая организация Всероссийский

научно-исследовательский институт полиграфии

Защита состоится «_»_20005 г. в_на

заседании Диссертационного совета Д. 212.147.01 при Московском государственном университете печати по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП.

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.147.01 ^ . .

доктор химических наук профессор /Ср^^^-^Цумов В.А.

/

ХОО£Л

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Широкое распространение картона для изготовления упаковки обусловлено соответствием этого материала основным тенденциям в развитии современного материаловедения.: Распространению упаковки из картона также способствует развитие производств на его основе новых комбинированных материалов с улучшенными барьерными свойствами. Трудоёмкость и издержки при изготовлении упаковки из картона сравнительно невелики. Относительная простота полиграфического оформления бумажной и картонной упаковки делают эти материалы привлекательными для изготовления множества видов потребительской упаковки и Транспортной тары. Требования к полиграфическому исполнению упаковки постоянно растут. Упаковка становится всё более красочной, и требования к воспроизведению цветных, многокрасочных изображений постоянно ужесточаются, что также связано с воспроизведением на упаковочных материалах фирменных, корпоративных цветов.

Современный рынок материалов предлагает широкий ассортимент различных видов картона. Однако информационные материалы, спецификации, технические условия и стандарты, как правило, не содержат показателей, по которым можно прогнозировать качество получаемой продукции и поведение картона в процессе печати. Изучение свойств этих материалов, разработка рекомендации по методике их тестирования с учётом требований технологических процессов печатания, позволяющей правильно и наиболее рационально выбрать вид упаковочного картона для реализации дизайнерских проектов.

Цель и направления исследования.

Целью работы является разработка методики тестирования картона с целью определения рекомендаций по параметрам настройки печатной машины, рационального выбора материалов для печатного процесса и предотвращения возникновения в процессе печатания дефектов печатной продукции, обусловленных свойствами картона.

Для решения этой задачи необходимо провести исследования по следующим направления:

1. Оценить состояние упаковочной промышленности Южной Кореи.

2. Провести анализ основных дефектов, возникающих при печатании на упаковочном картоне.

3. Обосновать выбор объектов исследования и дать их краткую характеристику.

4. Исследовать свойства различных образцов картона и установить их влияние на качество печатной продукции.

5. Разработать методику тестирования картона, позволяющую прогнозировать его поведение в процессе печатания и влияние на качество печатной продукции РОС. НАЦИОНАЛЬНА* -

I БИБЛИОТЕКА |

I. ¿та!

Научная новизна

Разработана методика тестирования упаковочного картона, базирующаяся на оценке показателей, позволяющих прогнозировать появление наиболее часто встречающихся дефектов печатной продукции. Предложены показатели, рекомендуемые для входного контроля упаковочного картона, такие как впитываемость при одностороннем увлажнении по методу Кобба, впитывающая способность по ксилолу, коэффициент полезной упругости, обязательный визуальный контроль.

Изучены структурные, механические, оптические и физико-технические свойства образцов мелованного картона и дана оценка их влияния на показатели качества печатной продукции.

Практическая ценность

Разработанная методика тестирования образцов мелованного картона позволяет дать рекомендации по настройке печатного процесса.

Предложенная методика позволяет оценить возможности реализации дизайнерских проектов оформления упаковки с использованием различных видов мелованного картона.

На основании тестирования образцов мелованного картона можно сделать более рациональный выбор материала с учетом особенностей процесса печатания, что позволит сократить непроизводительные потери.

Апробация работы

Разработанная методика тестирования образцов картона была опробована при проведении экспертиз образцов картона в Московском государственном университете печати. Результаты работы были доложены на Юбилейной конференции профессорско-преподавательского состава МГУП, посвященной 75-летию университета.

Публикация

По результатам работы опубликованы 3 статьи.

Структура и объем работы

Представляемая диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 26 наименований и 11 приложений. Диссертационная работа изложена на 154 страниц машинописного текста и содержит 28 рисунков, 19 таблиц и 11 приложений..

Положения, выносимые на защиту

1. Методика тестирования образцов мелованного упаковочного картона, учитывающая взаимосвязь показателей свойств картона с условиями процесса плоской офсетной печати, выбором материалов для этого процесса и качеством печатной продукции.

2. Совокупность показателей для прогнозирования наиболее часто встречающихся дефектов печатной продукции.

3. Совокупность зависимостей структурных, механических, оптических и пе-чатно-технических свойств упаковочного картона от его строения и состава.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и направления исследования, показана научная новизна и практическая ценность работы, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены вопросы истории развития и современного состояния упаковочной промышленности Южной Кореи. Рассмотрена динамика производства различных бумажных упаковочных материалов. Показано, что значительную долю промышленности Южной Кореи составляет переработка макулатуры. Корея импортирует макулатуру для переработки. Наиболее динамично растет производство гофрокартона и крафт-бумаги, производство упаковочного картона типа хромэрзац поддерживается на постоянном уровне.

Для изготовления упаковки в Южной Корее используются различные виды упаковочного картона: чистоцеллюлозные, макулатурные и со смешанными волокнистыми полуфабрикатами.

Вторая глава состоит из пяти разделов. В разделе 2.1. рассмотрены вопросы, касающиеся состава картона и назначения основных компонентов, входящих в его состав. Раздел 2.2. посвящен особенностям производства картона и влиянию условий формирования картона на его свойства. В разделе 2.3. Рассмотрены вопросы классификации и ассортимента упаковочного картона, а в разделе 2 4. обсуждаются свойства картона, нормируемые стандартами и техническими условиями. Отмечается, что в стандартах и технических условиях практически не отражены характеристики важные для принятия решений о выборе вида картона для конкретного дизайнерского проекта и прогнозирования поведения картона при печатании. В разделе 2.5. анализируются наиболее часто встречающиеся дефекты при работе с упаковочным картоном, причины их возникновения и способы устранения.

Третья глава, состоящая из трех разделов, посвящена обоснованию выбора объектов исследования и их характеристика. На рынке представлены виды картона, которые можно разделить на две большие группы в зависимости от состава: образцы картона из первичных волокон и образцы макулатурного картона. Кроме того, образцы картона можно классифицировать по строению на однослойные, двухслойные и трехслойные. В зависимости от типа отделки различают мелованные и немелованные типы картона. В качестве объектов исследования были выбраны образцы мелованного картона различного строения и состава: образец № 1 - чисто-целлюлозный картон из первичных волокон, двухслойного двустороннего мелова-ния «Еп$о§1о55»; образец № 2 - многослойный картон из первичных волокон, двухслойного одностороннего мелования с крафт-оборотом «СКВ»; образец № 3 -из первичных волокон, двухслойного, одностороннего мелования с древесной

массой и нижим целлюлозным слоем цвета манила «Аляска»; образец № 4 ■ двухслойного одностороннего мелования, макулатурный, серый «Астроколор»; образец № 5 - макулатурный картон , мелованный с подслоем из целлюлозы -«Хромэрзац» (Киев); образец № 6 - из первичных волокон, двухслойного мелования с внутренним слоем из древесной массы -«Оирлп!».

В настоящее время практически не предлагается методов оценки качества мелового покрытия, хотя для качества печатной продукции это имеет большое значение. В рамках диссертационной работы для визуальной оценки качества мелового покрытия были сделаны микрофотографии поверхности запечатываемого слоя картона при разных условиях освещения. Кроме того, были сделаны микрофотографии волокон составляющих слои образцов картона. Анализ микрофотографий позволил расположить образцы картона в порядке снижения качества мелового слоя следующим образом: № 3—»№ 6—» № 2—> № 1—> № 4—» № 5.

В разделе 3.1. приведены для выбранных образцов картона показатели, характеризующие структуру картона (табл. 2). Дана характеристика этих свойств и анализируется влияние этих показателей на поведение картона при печатании и качество печатной продукции. В разделе 3.2. дается оценка показателей гладкости, были а также гладкость и белизну (табл. 3). Для определения этих показателей были использованы стандартные методы.

Таблица 2 - Показатели структурных свойств картона

Образец Масса 1 м^, г Толщина, мм Плотность, г/см4 Равномерность по тол-шине, %

I 270 0,278±0,001 0,97 1,08

2 265 0,423*0,010 0,626 2,36

3 195 0_285±0,005 0,683 3,5

4 270 0,348±0,017 0,776 5.18

5 215 0,280*0.002 0,767 2,14

6 225 0,372*0,005 0,604 2,95

Несмотря на то, что все образцы картона были заявлены как мелованные, показатель белизны у всех образцов очень низкий. Ранжирование образцов по гладкости не выявило хорошей согласованности с визуальной оценкой качества мелового покрытия по микрофотографиям. Очевидно, это связано с неравномерностью образцов картона по толщине. А вот ранжирование образцов картона по толщине дает хорошую согласованность с визуальной оценкой.

Для исследуемых образцов картона был определен показатель стойкости к выщипыванию, результаты которого представлены в разделе 3.3. диссертационной работы.

При определении стойкости к выщипыванию можно одновременно проверить, не будет ли при печатании способом плоской офсетной печати из-за достаточно высокой липкости красок происходить отслоения мелового покрытия или расслоения картона. Было установлено, что выщипывание наблюдается только у образцов картона №4 и № б. При печатании на этих образцах картона следует бо-

лее тщательно подбирать краску, обращая внимание на показатель липкости или снижать скорость печатания. Следует отметить, что показатель стойкости к выщипыванию у картона №4 выходит за пределы, устанавливаемые стандартом, а для картона № 6 этот показатель находится на границе допустимых значений.

Таблица 3 - Показатели гладкости и белизны исследуемых картонов

Образец Гладкость, с Белизна, %

1 верхняя 91,0±0,3 86,2±0,3

сеточная 81,5±0,3 84,0±0,3

2 38,1±0,9 81,4±!,9

3 44,2±0,8± 84,2*1,5

4 50,2±2,4 75,6±1,5

5 16,4±0,1 65,5*3,2

6 46,4±0,6 80,4±1,1

. В четвертой главе изложены результаты изучения механических свойств картона их влияние на поведение картона при печатании и качество печатной продукции. Для исследуемых образцов картона определялись прочностные и деформационные свойства при растяжении (раздел 4.1.), а также деформационные свойства при сжатии с переменной и постоянной нагрузкой (раздел 4.2.). В разделе 4.3. приведены результаты определения прочности образцов картона при раздирании, что для упаковочных картонов имеет большое значение, т.к. от этого зависит сохранность тары в случае небольших механических повреждений.

Проведено сравнительное исследование прочностных характеристик различных образцов картонов при разрыве. Результаты представлены в табл. 4. Показано, что прочность образцов в поперечном направлении образцов картона из первичных волокон выше, чем макулатурных. Образцы картона из первичных волокон менее анизотропны. Определено, что для образцов макулатурных картонов коэффициент анизотропии более 2.

Таблица 4 - Механические свойства образцов картона

Образец № Разрывное усилие, (},Н Предел прочности, Р, МП* Коэффициент анизотропии,

машинное поперечное машинное Поперечное

1 350 163 83,9 39,1 2,15

2 273 156 43,0 24,6 1,75

3 180 116 42,1 27,1 1,55

4 203 73 38,9 14,0 2,78

5 233 94 55,5 22,4 2,48

б 179 68 32,1 12,2 2,63

Показано, что образцы картона из первичных волокон обладают большей упругостью. Чем больше в составе картона целлюлозных волокон, тем больше упругость картона. Изучены деформационные свойства образцов картона различного типа. Результаты приведены в табл. 5.

Показано, что различие в значениях относительного удлинения образцов картона практически незначимо для машинного направления и колеблется в пределах 1 -2 %. Более значимые различия наблюдаются в поперечном направлении. Опреде-

<г

лены значения модуля растяжения для исследуемых образцов картона. Установлено, что большее влияние на этот показатель оказывает волокнистый состав картона. Показано, что изменение плотности картона в пределах 0,60 -0,78 статистически незначимо для показателя модуля растяжения.

Таблица 5 - Деформационные свойства бумаги при разрыве

Образец № Удлинение перед разрывом, Л1, им Относительное удлинение, е,% Эффективный модуль растяжения, Е, МПа

Машин. Поперсч. Машин. Попереч. Машин. Попереч.

1 3,7 9,8 1,85 4,90 4537 798

2 3,3 6,3 1.65 3.15 2608 781

3 2.8 7,0 1.40 3,50 3008 775

4 2,5 3,7 1,25 1,85 3111 756

5 3,3 8,3 1,65 4,15 3362 539

6 2,2 5,5 1.10 2,75 2916 443

Изучены деформационные свойства образцов картона при сжатии под действием возрастающей нагрузки. Определены значения суммарной и остаточной относительной деформации, а также коэффициент полезной упругости. Показано, что существует статистически значимая взаимосвязь между плотностью и составом картона и величиной суммарной и остаточной деформации. Графики зависимости величины относительной деформации от приложенного напряжения приведены на рис. 1 и 2.

Графики зависимости относительной деформации от нагрузки для образцов картона различной плотности

«ЮМШШ^к

ттш

1 2 3 4 8 « Т « » 10 11 12

-Обр.1 -Обр.5 Обр.б

-Полиномиальный (Обр.1) -Полиномиальный (Обр Л) -Полиномиальный (Обр.1) -Полиномиальный (Обр.б)

Рх10-5,Нм2

Рис.1

Определено значение коэффициента полезной упругости, изменяющееся в пределах 54-71 % для исследуемых образцов картона. Не установлено взаимосвязи коэффициента полезной упругости с показателем однородности печати.

Изучена кинетика развития деформации для исследуемых образцов картона под действии постоянной нагрузки и после ев снятия. Показано, что введение в состав картона волокон древесной массы значительно увеличивают суммарную и оста-

точную относительную деформацию. Для образцов макулатурного картона более значимо влияние строения. Графики кинетики развития деформации при сжатии для различных типов картона приведены на рис. 3 и 4.

Определены значения относительного сопротивления картона при раздиранию, которые для исследуемых образцов картона из меняются в пределах от 83 до 352 сН.

В пятой главе работы, состоящей из шести разделов дана сравнительная характеристики исследуемых картонов по показателям, характеризующим взаимодействие картона с жидкостями (раздел 5.1.). и по печатно-техническим свойствам.

Зависимость величины относительной деформации от нагрузки для образцов картонов из различных первичных и макулатурных волокон

1 г з 4 в • г • • ю и «

Рх10-5. Па

—♦—Обр. 1 -•-Обр 2 Обр. 3

^—Полиномиальный (Обр. 1) ""—Полиномиальный (Обр. 2) —^—Полиномиальный (Обр. 3)

Рис.2

Кинетика развития деформации образцов картона из первичных волокон различного состава

Л",

-06р.1 -Обр. 2 06р. 3

120 190 1(0 210 240 270 300 3(0 Вромя, мин.

Рис.3.

Кинетика развития деформации образцов макулатурного картона

О 30 во 80 120 160 110 210 240 270 300 360 Врмм.с

Рис.4

Высокое качество оттисков обеспечивается при равномерном нанесении красочного слоя. Однако восприятие краски запечатываемой поверхностью будет зависеть не только от микрорельефа поверхности, но и состава картона и способа его отделки, а также от различных добавок вводимых в состав картона для придания различных свойств, таких как наполнители, проклейка и т.д.

Обеспечение высокого качества оттисков и высокой производительности процесса печатания в большой степени зависит от скорости закрепления красок. Практически для почти всех красок плоской офсетной печати первичное закрепление красок связано с впитыванием связующих в поры бумаги. Впитывающая способность картона влияет не только на скорость высыхания красок, но и на такие свойства оттисков как прочность красочного слоя, однородность печати и цветовые характеристики оттисков, поэтому показатели, характеризующие взаимодействие картона с жидкостями можно отнести также к печатно-техническим свойствам. К таким показателям можно отнести степень проклейки, впитывающая способность по ксилолу, впитываемость при одностороннем увлажнении (Кобббо), высота поднятия жидкости (впитывание по Унгеру).

Для большинства видов картона показатель впитываемости при одностороннем увлажнении не нормируется. Однако этот показатель оказывает значительное влияние на процессы закрепления краски на оттиске и на влагостойкость. При большем значении этого показателя могут возникать проблемы, как при печатании, так и при эксплуатации упаковочной продукции. В этой связи могут возникнуть проблемы из-за деформации картона вследствие переувлажнения, потеря жёсткости и нарушение совмещения красок при многокрасочной печати. Как видно из таблицы, этот показатель практически не зависит от степени проклейки. Очевидно, в этом случае большую роль играет структура картона и его поверхностного слоя. В ходе проведения работы было установлено, что большие различия в показатели впитываемости могут явиться причиной появления волнистости листов картона, а

при высыхании - причиной стянутости краев. Такой эффект наблюдался при различии показателя впитываемости между верхней и оборотной стороной листа более 20 г/м2.

Слишком быстрое впитывание связующего краски может при высыхании привести к дефекту, который называется «меление», т.е. осыпание красочного слоя из-за недостаточного количества пленкообразователя в поверхностном слое краски, что связано с впитыванием связующего целиком как единой системы, а не избирательным впитыванием растворителя .Показатель впитываемости по Унгеру в большей степени влияет на взаимодействие картона с клеящими растворами. При чрезмерной впитываемости возможно пробивание клея на лицевую сторону. Однако при малом впитывании прочность склейки может быть невелика.

Как показали проведённые исследования, свойства упаковочных картонов весьма разнообразны. Показатели, нормируемые для этих видов картона, не позволяют в полной мере оценить их поведение в процессе печати, а, следовательно, прогнозировать качество оттисков.

В разделе 5.2. обоснован выбор условий получения пробных оттисков для оценки печатно-технических свойств исследуемых картонов. По полученным оттискам определяли показатели однородности печати (раздел 5.3), показатели цветовых свойств (раздел 5.4.) и красковосприятия (раздел 5.5).

Однородность печати определялась по оттискам, оптическая плотность которых составляла 0,90. Анализ полученных данных свидетельствует также о том, что на однородность печати оказывает влияние не только гладкость, но и деформируемость бумаги, а также качество мелового покрытия. Ранжирование образцов картона по показателю однородности не выявило хорошей корреляции ни с показателем гладкости, ни с качеством мелового покрытия.

По графикам зависимости оптической плотности от толщины красочного слоя определяли показатель красковосприятия, как толщину слоя краски, при которой оптическая плотность оттиска составляла 1,5, и рассчитывали коэффициент перехода краски. Данные приведены в табл. 7.В разделе 5.6. приводятся выводы по разделу

Таблица 7 - Значения толщины красочного слоя, обеспечивающие значения оптической плотности 00,1=1,5

Номер образца №1 №2 №3 №4 №5 №6

Толщина красочного слоя, мкм 1,3 2,05 1,85 3,00 5,1 2,45

Коэффициент перехода краски 21,8 30,2 33,6 45,8 36,6 41,8

В шестой главе при разработке методики тестирования определяли показатели, по которыми можно было руководствоваться для настройки печатной маши-

ны, при выборе материалов для процесса печатания и оценить возможности качественного воплощения дизайнерских решений. Так как в настоящее время и, как прогнозируется, в ближайшем будущем лидирующее положение остаётся за способом плоской офсетной печати, разрабатываемая методики ориентирована именно на этот способ печати применительно к листовым офсетным машинам. На рис. 5 и 6 показана структура предлагаемой методики тестирования образцов картона. При построении методики руководствовались следующими принципами:

1. Условиями печатного процесса, зависящими от настройки давления, красочного аппарата и увлажняющего аппарата.

2. Выбором материалов для проведения печатного процесса, в первую очередь, выбором печатной краски и офсетных резинотканевых полотен.

3. Качеством получаемой печатной продукции, зависящей от воспроизведения фоновых изображений (плашек разной насыщенности), мелких деталей изображений и точностью цветопередачи.

Для каждой, из выбранных составляющих, зависящих от качества картона были определены наиболее значимые показатели, по которым исследуемые образцы картона имели значительные отклонения.

В табл.8 приведены рекомендуемые методы тестирования образцов картона для прогнозирования наиболее часто встречающихся дефектов. Тестирование позволит дать рекомендации по настройке печатного процесса.

Основные дефекты печатной продукции и методы, позволяющие прогнозиро-

вать их появление

Таблица 8

Дефекты оттиска Методы контроля

1 2

Неравномерная печать, особенно больших по площади плашек, выражающаяся в неравномерном глянце оттиска 1. Визуальный контроль на наличие точечного глянца 2. Витываюшая способность по ксилолу. 3. Проверка качества мелового слоя 4. Впитываемость по Кобб

Непропечатка изображения на оттиске 1. Равномерность по толщине. 2. Деформация сжатия 3. Гладкость

Марашки в виде белых пятен 1. Визуальный осмотр на наличие непроваренных кусочков макулатуры. 2. Наличие пыли.

Пятнистость оттисков 1. Впитываемость по Кобб.

2. Проверка качества мелового слоя. 3. Однородность печати

Скручивание оттисков (остаточные деформации), волнистость 1. Впитываемость по Кобб с обеих сторон образца.

Морщины и складки на оттисках 1. Визуальный осмотр перед печатью. 2. Впитываемость по Кобб 3. Стойкость к выщипыванию на проверку сцепления мелового слоя с основой

Растрескивание поверхности 1. Влажность

Отслаивание мелового слоя или верхнего слоя картона 1. Стойкость к выщипыванию 2. Впитываемость по Кобб.

Низкая контрастность оттиска 1. Белизна. Картона 2. Впитываемость по Кобб 3. Впитывающая способоность по ксилолу

Плохое закрепление краски на оттиске 1. Влагопоглощение; 2. Поверхностное значение рН; 3. Впитывающая способность по ксилолу; 4. Степень отмарывания.

Непропечатка изображения на оттиске 1. Гладкость; 2. Равномерность по толщине

Несовмещение красок на оттиске 1. Деформация при увлажнении; 2. Влагопоглощение; 3. Растяжимость бумаги под нагрузкой.

В приложениях 1-11 приведены микрофотографии поверхности мелового слоя; микрофотографии волокон, образующих слои картона; методики проведения испытаний; результаты измерения вязкости и предельного напряжения сдвига красок; данные испытаний прочностных свойств; данные определения деформационных свойств картонов при растяжении; графики зависимости величины относительной деформации от напряжения; графики зависимости величины остаточной относительной деформации от величины приложенной нагрузки; графики кинетики деформации сжатия; данные по определению цветовых характеристик по диаграмме х-у; графики зависимости оптической плотности оттиска от толщины красочного слоя.

СТРУКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОЙ МЕТОДИКИ ТЕСТИРОВАНИЯ

НАСТРОЙКА ПЕЧАТНОГО ПРОЦЕССА

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ

Настройка давления

А

Настройка красочного аппарата

Настройка

увлажняющего

аппарата

\ /

Выбор краски

\

Выбор

состава

декеля

/

КАЧЕСТВО ПЕЧАТНОЙ ПРОДУКЦИИ

I.Толщина 2 Равйомер-ность по толщине

3.Суммарная деформаиия сжатия

4.Коэф полезной упругости

1 Гладкость

2 Качество мелового слоя2

3 .Красно -восприятие

4.

Впитывающая способность по ксилолу

5. Впитывае-мость по Кобб

Показатели рекомендуемые для тестирования

Настройка

увлажняющего

аппарата

1 Впиты вае-мость по Кобб

2 Впиты ваю-юшая способность ПО ксилолу

3 Прочность на разрыв

Стойкость к выщипыванию

2 Впитывающая

способность по ксилолу

3 Впиты вае-мость по Кобб

4 рН-поверх-ности

мелового слоя

Воспроиз-вдение мелких деталей

1 Качество мелового слоя

2 Равномерность по толщине

3

Суммарная деформаиия сжатия 4. Однородность печати

1 Белизна

2 Гладкость

3 Впитывающая способность

4 Краско-воаприятие

5 Качество мелового слоя

1 Гладкость

2 Качество мелового слоя

3. Равномерность по толшине 4

Впитывающая

способность

выводы

1. Предложена методика тестирования образцов картона, позволяющая сделать рациональный выбор вида картона с учетом особенностей дизайнерских проектов и дать рекомендации по настройке печатного процесса для образцов картона различающихся составом и строением..

2. Изучено влияние состава и строения картона на прочностные и деформационные свойства, что позволит рационально подбирать состав декеля печатной машины. Установлено, что суммарная относительная деформация сжатия картона изменяется у разных видов картона в диапазоне от 4,8 до 10%, а остаточная - от 1,85 до 4,99%. Показано, что образцы, имеющие предел прочности менее 40МПа не удовлетворяют требованиям по стойкости к выщипыванию.

3. Показано, что качество мелового покрытия, белизна и гладкость влияют на цветовые характеристики и однородность печати. Установлено, что лучшими свойствами обладают образец №1 -чистоцеллюлозный картон, и образец № 3 - из первичных волокон с содержанием древесной массы, обладающий наиболее равномерным покрытием.

4. Проведен сравнительный анализ образцов упаковочного картона по основным группам показателей и показана их взаимосвязь с качеством печатной продукции. Установлено, что лучшими показателями по белизне и гладкости обладает чистоцеллюлозный картон. Показано, что на однородность печати оказывают наибольшее влияние гладкость картона, равномерность по толщине и величина относительной деформации сжатия.

5. Определены показатели, характеризующие взаимодействие образцов картона с жидкостями. Показано, что показатель степени проклейки, измеренный чернильно-штриховым методом и изменяющийся у исследуемых образцов в диапазоне от 1,8 до 2,0, не позволяет судить о поведении картона в процессе печатания и о качестве печатной продукции. Рекомендуется ввести в технические условия показатели впитываемости при одностороннем увлажнении по методу Кобба, значение которого у исследуемых образцов изменялось от 17,5 до 74 для лицевой стороны, и впитывающей способности по ксилолу, значение которого составляло от 49,5 до 2,5 также с лицевой стороны, что позволяет прогнозировать поведение картона в процессе печатания и появление наиболее часто встречающихся дефектов.

По результатам диссертации опубликованы следующие работы:

1 Ю Хюн А. История развития и современное состояние упаковки в Южной Корее //Вестник МГУП - 2005 - № 1 - 0,30 п л.

2 Ю Хюн А, Буйлова И , Климова Е Сравнительный анализ свойств упаковочных картонов//Полиграфия -2005 - №1. - 0,40 п.л.

3 Ю Хюн А, Буйлова И , Климова Е Как состав и строение упаковочного картона влияют на его механические свойства // Полиграфия - 2005 - № 5. - 0,30 пл.

Подписано в печать 29 12 05 г Формат 60x84/16. Печ.л 1.0. Тираж ЮОэкз. Заказ№571/418 Отпечатано в УИЦ МГУП 127550, Москва, ул. Прянишникова,2а

V

f

aooefl 06-^*4

Введение.

1. Состояние упаковки в Южной Корее.

1.1 .Современное состояние рынка по производству и потреблению бумаги, картона и гофрокартона в Южной Корее.

2. Состав и особенности производства картона. Ассортимент картона и его свойства.

2.1. Основные компоненты, входящие в состав картона.

2.2. Особенности производства картона.

2.3. Ассортимент картона.

2.4. Свойства картона.

2.5. Основные виды дефектов, встречающиеся при работе с с упаковочным картоном.

3. Выбор объектов исследования и их характеристика.

3.1. Оценка показателей, характеризующих структуру картона

3.2. Оценка показателей гладкости и белизны исследуемых образцов картона.

3.3. Определение стойкости поверхности к выщипыванию.

4. Изучение механических свойств образов картона и их влияние на поведение картона и качество печатной продукции.

4.1. Прочностные и деформационные свойства картона при растяжении.

4.2. Деформационные свойства картона при сжатии.

4.2.1. Деформационные свойства образцов картона при возрастающей нагрузке. jjfr 4.2.2. Деформационные свойства образцов картона при сжатии под действием под действием постоянной нагрузки.

4.3. Сопротивление раздиранию исследуемых образцов

V картона.

4.4. Выводы по разделу.

5. Изучение печатно-технических свойства различных образцов картона.

5.1. Изучение взаимодействия с жидкостями.

5.2. Выбор условий получения пробных оттисков для оценки печатно-технических свойств образцов картона . . . . -.

5.3. Оценка однородности печати.

5.4. Изучение влияния свойств картона на цветовые характеристики.

5.5. Сравнение образцов картона по показателю красковосприятия

5.6. Выводы по разделу.

6. Разработка методики тестирования картона с учетом требований печатного процесса и качества печатной продукции. н' ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. По данным всемирной упаковочной организации (WPO) на долю упаковки из бумаги, картона и гофрокартона приходится примерно 37% от общего объёма упаковочных материалов. Широкое распространение картона для изготовления упаковки обусловлено соответствием этого материала основным тенденциям в развитии современного материаловедения: использование возобновляемого сырья (растительных волокон), простота утилизации, возможность повторной переработки и отсутствие вредных для окружающей среды компонентов [2]. Распространению упаковки из картона также способствует' развитие производств на его основе новых комбинированных материалов с улучшенными барьерными свойствами. Следует отметить, что трудоёмкость и издержки при изготовлении упаковки из картона сравнительно невелики.

Немаловажное значение для упаковки имеет привлекательный внешний вид, т.к. кроме защитных функций упаковка выполняет функции рекламы и содержит определённую информацию об упаковываемом товаре. Относительная простота полиграфического оформления бумажной и картонной упаковки делают эти материалы привлекательными для изготовления множества видов потребительской упаковки и транспортной тары.

Требования к полиграфическому исполнению упаковки постоянно растут. Упаковка становится всё более красочной, и требования к воспроизведению цветных, многокрасочных изображений постоянно ужесточаются, что также связано с воспроизведением на упаковочных материалах фирменных, корпоративных цветов. От качественной эффектно выполненной упаковки во многом зависит продвижение товара на рынке.

Современный рынок материалов предлагает широкий ассортимент различных видов картона. Однако информационные материалы, спецификации, технические условия и стандарты, как правило, не содержат показателей, по которым можно прогнозировать качество получаемой продукции и поведение картона в процессе печати. Изучение свойств этих материалов, разработка рекомендации по методике их тестирования с учётом требований технологических процессов печатания, позволяющей правильно и наиболее рационально выбрать вид упаковочного картона для реализации дизайнерских проектов.

Цель и направления исследования. Целью работы является разработка методики тестирования картона с целью предотвращения возникновения дефектов печатной продукции, обусловленных свойствами картона, в процессе печатания.

Для решения этой задачи необходимо провести исследования по следующим направления:

6. Оценить состояние упаковочной промышленности Южной Кореи.

7. Провести анализ основных дефектов, возникающих при печатании на упаковочном картоне.

8. Обосновать выбор объектов исследования и дать их краткую характеристику.

9. Исследовать свойства различных образцов картона и установить их влияние на качество печатной продукции.

Ю.Разработать методику тестирования картона, позволяющую прогнозировать его поведение в процессе печатания и влияние на качество печатной продукции.

Научная новизна

Разработана методика тестирования упаковочного картона, базирующаяся на оценке показателей, позволяющих прогнозировать появление наиболее часто встречающихся дефектов печатной продукции. Предложены показатели, рекомендуемые для входного контроля упаковочного картона.

Изучены структурные, механические, оптические и физико-технические свойства образцов мелованного картона и дана оценка их влияния на показатели качества печатной продукции.

Практическая ценность

Разработанная методика тестирования образцов мелованного картона позволяет дать рекомендации по настройке печатного процесса.

Предложенная методика позволяет оценить возможности реализации дизайнерских проектов оформления упаковки с использованием различных видов мелованного картона.

На основании тестирования образцов мелованного картона можно сделать более рациональный выбор материала с учетом особенностей процесса печатания, что позволит сократить непроизводительные потери.

Апробация работы

Разработанная методика тестирования образцов картона была опробована при проведении экспертиз образцов картона в Московском государственном университете печати. Результаты работы были доложены на Юбилейной конференции профессорско-преподавательского состава МГУП, посвященной 75-летию университета.

Структура и объем работы. Представляемая диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из -аг наименований и приложений. Диссертационная работа изложена на <f£4 страницах и содержит 2f рисунков, /У таблиц.

выводы

1. Предложена методика тестирования,образцов картона, позволяющая сделать рациональный выбор вида картона с учетом особенностей дизайнерских проектов и дать рекомендации по настройке печатного процесса для образцов картона различающихся составом и строением.

2. Изучено влияние состава и строения картона на прочностные и деформационные свойства, что позволит рационально подбирать состав декеля печатной машины. Установлено, что суммарная относительная деформация сжатия картона изменяется у разных видов картона в диапазоне от 4,8 до 10%, а остаточная - от 1,85 до 4,99%. Показано, что образцы, имеющие предел прочности менее 40МПа не удовлетворяют требованиям по стойкости к выщипыванию.

3. Показано, что качество мелового покрытия, белизна и гладкость влияют на цветовые характеристики и однородность печати. Установлено, что лучшими свойствами обладают образец №1 -чистоцеллюлозный картон, и образец № 3 - из первичных волокон с содержанием древесной массы, обладающий наиболее равномерным покрытием.

4. Проведен сравнительный анализ образцов упаковочного картона по основным группам показателей и показана их взаимосвязь с качеством печатной продукции. Установлено, что лучшими показателями по белизне и гладкости обладает чистоцеллюлозный картон. Показано, что на однородность печати оказывают наибольшее влияние гладкость картона, равномерность по толщине и величина относительной деформации сжатия.

Определены показатели, характеризующие взаимодействие образцов картона с жидкостями. Показано, что показатель степени проклейки, измеренный чернильно-штриховым методом и изменяющийся у исследуемых образцов в диапазоне от 1,8 до 2,0 , не позволяет судить о поведении картона в процессе печатания и о качестве печатной продукции. Рекомендуется ввести в технические условия показатели впитываемости при одностороннем увлажнении по методу Кобба, значение которого у исследуемых образцов изменялось от 17,5 до 74 для лицевой стороны, и впитывающей способности по ксилолу, значение которого составляло от 49,5 до 2,5 также с лицевой стороны, что позволяет прогнозировать поведение картона в процессе печатания и появление наиболее часто встречающихся дефектов.

1. Афанасьева В.В., Полуйко Е.Г., Лапин В.В., Волков В.А. Синтетические материалы для проклейки бумаги / М.: Лесн. пром-ть. 1983. 40 с.

2. Баранов Н.А., Добровольский Д.С. Технология и оборудование бумажного производства. -М.: 1966.414с.

3. Всё р бумаге. Научно-популярное издание/ Пер. с нем. Н.Рыжиковой; вступительная статья В.Сенаторова. М.: «Дубль В», 1999. - 120с.

4. Достал Д., Лакомый А., Кмецо Р. Технологическая линия переработки макулатуры // Целлюлоза.Бумага.Картон. 2005. -№ 5. 62-61 с.

5. Иванов С.Н. Технология бумаги. Изд. 2-ое, переработ. -М.: Лесная промышленность, 1970. 696с.

6. Комаров В.И. Деформация и разрушение волкнистых целлюлозно-бумажных материалов. Архангельск: Арханг. гос. техн унив., 2002. - 440с.

7. Леман Г. Основы переработки бумаги и картона./Пер. с нем. Б.М.Гуткина. М.: Лесная промышленность, 1968.- 240с.

8. Lee Н.Н. The crockmeter. A means of measuring wet rub resistance. "TAPPI", 1974. 57, N3/113-115/

9. McConnell D/J/ Optical tests for paper and board. "Pap. Technol.", 1973, 14, N3-4, 226-228.lO.Setterholm Vance С/ A new concept in paper thikness measurement,

10. TAPPI", 1974,57, N3, 164 П.Стефанов Стефан. Бумага и картон. М.: Репроцентр М, 2003, 52с.

11. Упаковочные картоны // Полиграфия. 2000. № 3.13.

12. Энциклопедия по печатным средствам информации. Технологии и способы производства/Гельмут Киппхан: Пер. с нем. М.: МГУП, 2003. - 1280с.

13. Фляте Д.М. Свойства бумаг. М.: Лесная промышленность, 1970.-456 с.

14. Финкельштейн Г.Э., Голуб Н.В., Чамова А.Н., Беленький Д.С. Определение жесткости картона при изгибе. .//Сб. трудов УкрНИИБ. М.:Лесная промышленность. 1967. вып.10. 166с.

15. Целлюлоза. Бумага. Под ред. дипл. инж. А.Опхердена: Пер. с нем /Опхерден А., Энглерт Л., Швензон X. И др. М.: Лесная пром-сть, 1980, 472.

16. ЦБК продукция. Хромэрзац. М: Целлюлоза. Бумага. Картон. -2004.

17. Шахкельдян Б.Н., Загар инская Л. А. Полиграфические материалы М.: Книга, 1988, 327с.

18. Шемет Ж.В., Буртная Н.Ф. Работы в области технологии производства картона.//Сб. трудов УкрНИИБ. М.: Лесная промышленность. 1967. вып. 10. 1 Юс.

19. Шредер В.Л., Йованович К.С. Картон.Тара и упаковка.:ИАЦ "«Упаковка». 1999.192с

20. Щелканова В.Б. Новый подход к переработке вторичного сырья // Целлюлоза.Бумага.Картон. 2005. - № 4. 60-64с/

21. Wing Jams Н., Rich Margaret М. Comparision of Lhomaragy Rigidimeter with Taber stiffiiess tester. "TAPPI", 1974, 57. N3. 121122.

22. Ю Хюн А. История развития и современное состояние упаковки в Южной Корее //Вестник МГУП. 2005 . - № 1. - 0,30 п.л.

23. Ю Хюн А, Буйлова И., Климова Е. Сравнительный анализ свойств упаковочных картонов //Полиграфия. 2005. - №1. -0,25 п.л.

24. Ю Хюн А, Буйлова И., Климова Е. Как состав и строение упаковочного картона влияют на его механические свойства // Полиграфия. 2005. - № 5. - 0,25 п.л.