автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Создание и исследование металлизированных фотополимерных штампов

Г Ь им

I 3 Ш 1505

УКРАШСЬКА АКАДЕМ1Я ДРУКАРСТВА

На правах руког УДК 655.25е "

СИТНИК Марина Володимиршна

СТВОРЕННЯ ТА ДОСЛ1ДЖЕННЯ МЕТАЛ 130ВАНИХ ФОТО ПОЛ 1МЕРНИХ ШТАМП1В

Спешальшсть 05. 02. 15 «Машини, агрегати та процеси пол1граф!чного виробництва»

Автореферат

дисертацп на здобуття вчено! кандидата техшчних на

Л Ь В I В — 1995

Дисертагйер е рукоплс. . ..

Робота викоиана в Укра?нськ!й академх ? друкаротва /м.Льет в/

КаукошЛ карг шик: - доктор ххмгчних наук, професор

Кравчук В.А.

/Украхноька академх я друкаротва/

Офгц!йщ опоненти: - доктор техгачних наук, професор

Лазйренко Е.Т.

/Украхнська академхя друкаротва/ - кандидат.тохнхчшх наук, доцент - ' ■■''' ' Мооосв М.П.'

/КиКвський пол:техщчниП хнста-тут, полхгра^хчшШ факультет/

Г1роь1дна оргищзащ я:' - Книккова фабрика "Атлас" '

Захиот ьхдбудотьоя " Й " лютого 1595 р. о _16_ год, на засгдашд" спецгалхзовано^ ради К Обб.^О.О! в'Укратнсьый акадо;41 друкаротва за адресов: Укратиа, 290020, и.Хьехв, ,вул. Шдголоско, 19.

3 дисертац£ею мокна ознайонитись в бхблх отслц Удра1н-ськот акадом11 друкаротва, '

Автореферат розхсданиП "//" С1995 р.

Бчений секретар спшцалхзошног вчошЛ ради, кандидат технхчних наук,'додвт^г^*^" #дич В.П,

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалый оть тени. У даний час. в полх граф1чному виробниц-те! для тиснения на пал:турких обкладинках.викориотовують мо* талей штанпи, виготовлення яких. досить-трудомхстке х дорога. Зам1ну металевих птамгйв полхмврними мокна вважати. дхлком вип-равданов прогресиЕНоа технологов. Серед полхмерних штамп! в найб!льший науковий 1 практичшШ iнт6peo представляать.фотопо- . л* иврит, якх здатнх йдтворавати на овогй поверхнх. фотохх ч-ним способом Iдентична зобракення тексто-х люстрацг йннх ор1Гх-* налхв. Однак вода не повнхств забезпечувть виконання функцхо-нольних параметров; в них доутих струмопров!днхсть, недос-татня теплопройДн1 стьг тепло ст1йк|сть.! тиражесЦЯкготь та ±ни±» що негативно впливав на як1СТЬ.-пол1граЙчно1 продукцг ? х тому 'обуновлюе IX обмекене заотосування.

Результати потукоих. науково-доолхдних робхт з ыетоа по^ крашения властивоотей фотополхмерних цтамгйв овхдчать про те, до виргшення 1йе2 проблеми, мокливе через поеднання позитивних властивоотей поверхонь фотополхморних штампов /ФПИ/ I. метал!в, тобто металхзаци фотопоЛ1меричих. поверхонь, Реал1зацхя И1в1 проблеми винагаа. вир4шення ряду наукових I технологчних зав-, дань, розв'язаиню яких присвячена ця робота, що х свхдчить- про 'И актуальнх сть.

Результати доолхджень шкоридтанх при виконаннх госпдогб-В1рно'х теми 517-89 з УНД1ПП гм.Т.Г.Шевченка та держбюджетно? теми Б-501-91 Мхнх.сторства освхти Украпш.

Мета робота - розробка метод!в модифхкаих'х х технолог^ чца1 охеми метал1зацх1 фотополхмерних поворхонь для пхдвищеиня якос-. тх штаипхв на основх фотополх мерного материалу /<?-Г!м/ "Целло-фот-Ш" х термопластичного фотополх мерного матер! алу УТП ФПМ/

"Фотоплаот-Ш".

Для. дооягнення мети були поставлен! так! завдання: «► провести воеоторотйй анал1з 1онувчих у промисловостх техно-лог!чних схем нетал! зацГг пол!мерхв для визначения.таких,.що наПбхльш рац|0нальн! для фотопол! мер£ в доел!дауваного типу}

- досл!дити геометричн!, фгзико-х! м!чкх х фхзико-механ!чн! параметр! пол!мерних поверхонь 1 приповерхневих шархв, що обу-мовлен1 процеоами модифЦсацП за ргзними схемами;

- досл!дити ф1 зихо-х! м! чн!Л $1 зико-мёхангчн1 параметр! х!м!ч-но1 та електрохШчног метал!зацН модийкованих фотополхмер-них поверхонь "Целлофот-Ш" !"$отопласт-Ш";

•• досл!дити ф!зико-мехайчн! влаотивост! метал!зованих фотопол!-мерних штамИЕв ! провести !х апробацхю в умовах. експлуатац!!;

- зд!йснито анал! з екологгчних параметр! в розроблен01 техноло-г!чно! схеми виготовлення метал! зованих птамгйв.

Наукова новизна: дослужен! фгзико-х!м!чнх особливоотх мо-диф! кованих фотополхмерних поверхонь "Целлофот-Ш" 1 "ФотоплаотШ" та встановленг оптимальн! параметри модифхкацг? цих поверхонь. Методом 1Ч-спектроокопх! та мехайчно-динамхчно! спектроокопх I встановлеш фхзико-х!кгчнг ! ф!зико-механ!чй параметр« адгез!й-нох взвемод11 в систем! "металеве покриття-фотополхмерна повер-хня"та встановлений механизм адгезИ в хйй систем!. ОДормульова-н! основн! положения механгзну вшшву метал!зацг! на гцдвищення працездатност! металх зованих.фогополхмерних штамгйв.

Практична цхнн!сть ! апробация робот. Розроблено техноло-г!чний процес виготовлення метал! зованих штамп! в з фотополхмер-них натер!ал!в, а таиож метод модифгкаип фотопол!мерних поверхонь. Цей процес апробований у виробничих умовах обласно? кник-ково! друкарн! та книжковог фабрики "Атлас" /м.Львгв/ I дозво-ллс створ^дуЕэти, ио в уиовчх гарячого тасноння зберггаються

н 5 - ■

виоок! друкарсько-тех^чнЬ властивоотх при тионеннх з метал!-■зованих фотопол^мерних штампов,. Зюновки х. рекомендацх! . вико-нано¥ роботи е базою для проведения подалыдих робН з метал!-звцг'1 фотополгмерних матергал!в ! поширення.викориотання в по-л!графН матер1ал!в з новими влаотивоотями,

Результата робота виовгтленх в 10 публгкацхях. По мате-р!алах робота зробленх допов^.на 3-й науково-практичкгй конфвренцгг молодих вчених : спей алг ей в краш СНД. "Печать. Молодежь.Рынок." /м.Москва, 1992/,-на оем1нар! . "1нтвнсиф£ ка-, цхя процейв в гальванотехнхцг" /ы.КИ1В, 1992/, на укратнсько-> му постхйнод1ючону сейнер! "Проблеми фотоххмП.овхтлочутли-. вих моноыер-ол!гомерних 1полхмерних оиотем" /м.Льв1в,. 1993/, на семинар! "Защитные металлические и неметаллические покрытия" ./м.бвпатор!я, 1993/, на 1-й Украхноький конферешй? "Структура! (Цзичн1 влаотивостх.невпорядкованйх систем"/м.Ль-В1В, 1993/, на науково~зв1тних конферешйях професорсько-вик-ладацького складу УП1 хм..! в.федорова /м.Льйв, 1990-1994/.

Структура ! обояг роботи. Дисертацхйна робота окладаеть~ оя 1а вотупу, п'яти роздых в, загальних висновкгв, б1бл1огра-Фх1 та додатм в. Змхст дисертайх викладено на ото р. машинописного тексту, ^стить^рисушцв та таблиць. Бгблхогра-фгчний описок включав найменувань робхт.

Основщ положения, якх виноояться на захист:

- результата дослхджень методов модистка 14?.фотополхмерних по-верхонь на осной ацетосукцинатхв та ацетофталатхв целюлози /ФПМ "Цоллофот-Ш" I ТП §ПМ "Фотопласт-ПГ/,

- результата дослхдмень впливу фгзико-хШчних I фг зико-мьлй.-1цчт1х параметр! в модифхкацН поверхонь фотопол| мертв на пронеси Х1К1ЧН01 I елсктрохгмхчно! 1х метал! заи]

- уявлоння про механизм адгеэ!! в систета "металеве покриття-

- фотополгмерна поверхня";

- технологична схема процесу виготовлення метелхзованих фотополхмерних штамп*в на основх ФПН "Целлофот-Ш11 I ТП ФПМ "Фо-топласт-Ш"; .

- результата дослхдно-практичноI перевгрки процеоу металг зацг I фотополхмерних штампов;

» уявлення про м.ехан1зм впливу метал! зацГх на пгдвидання пра-цездатноот1 метал! зованих. фотополхмерних штанга в.

Оообиотай внаоок. Розроблено метод иодифхкащх .фотопол!-мерних поверхонь "Целлофот-Ш" ! "Фотоплаот-Ш" I виыоги до мо-диф!кованих фото по Л1 мерних поверхонь. Дослхдженг ооновщ фхзи-ко-мехащчн! влаотивоот! модиф1кованих фотопол!мерних поверхонь "Целлофот-Ш" ! "Фотоплаот-Ш". Встановлеш параметри адге-з1йнох взаемодН в оиотем! "метале!Йз. покриття-фотопол! мерка поверхня", Розроблено технолог!чний процео виготовлення мета-л!зованих фотопол! мерних итампхв з ФПМ "Целлофот-Ш" I ТП ФПМ "Фотоплвот-Ш", який апробовано у виробничих умовах.

зм1ст роботи

У в о т у п ! обгрунтована актуалыйоть проблеми метал1-зацх! полхмерних матерхал!в, зокрема фотополхмерних, та п на-укова новизна,' Сформульован! мета та завдання дисертацгйно? роботи, приведен! основу результата з розробки технолог!чного процесу виготовлення металхзованих фотополхмерних штампхв на ооновх ФПМ "Целлофот-Ш" ! ТП ФПМ "Фотопласт-И". Дана хн^орна-Цхя про апробац!в роботи; наведен! основн! положения, що вино-ояться на захист.

У поршому роздгЛ1- "Сучасний отан ! проблеми мета-л!защ1 поверхонь шробхв 13 полхморких матерхалхв" ~ детально розгляиуто сучасн! технолог! чщ пронеси обробки пол! мерних

поверхонь х нанеоз1шя на них металевих шар! в. Проанал! зоваио !онуйЧ1 XIи!чих, ¡Цзичщ та..механхчкх-метод» обробки 1 метал!-зацН поверхонь, метода визначення адгезхх металевих шаргв до пол!мерно? повархга х на 1ЙП йдстаы визначеи! перспективу напрямки технологачних дослхджень»

В роздхлх 'подаоться огляд наукових роб1т.1 практичных розробок провхдних спе^алхотхв УЩПП гм. Т.Г.Шевченка I Укра-1нсыс01 академхх друкаротва, що обумовили створення фотопол!-мерних иатер!ал1В, удосконалення яких привело до створення но~ вих фотополхмерних материал! в "Целлофот~Ш" ! . "Фотопла'ст-Ш" для виготовлення штамгав. Однак застооування цих штампов виявилось обмеженим через недостатщ ?х тсплостхйкхоть, тиражест^йкхоть та, ягаоть п0Л1графхч!!01 продукщХ.

Вир1шення 1йв1 проблени вимагаз науково обгрунтованих рЬ> шень доцглыюстх металхзац!? фотопол! мерних штамп!в, що потрв-буе проведения значних експерименталышх доолхджень, розробки технологачнох охеми модифхкашх фотопол! мерних поверхонь I нано-сення на них металевих шар!в, отворення оптимальиих адгезхйних властивоотей у систем! "металеве покриття-фотопол1мерна поверх-ня", чим I обгрунтовуоться завдання робота.

У друг ому роздхл1 - "Методика експерименталышх дослхджень" - викладещ методики д0сл1джень мехаихзму модифхкацг? фотополх мерних поверхонь штамп! в, метал! зацН ххмхчнчм та елек-трох!мхчним опоообами, визначення взасмойх контактно? поверхн! "металеБе покриття-фотополхмерна поверхня" при всхх постад!йних операциях обробки,- деформацхйних явищ при Д11 навантаження I температур« в умовах тиснения штампами, екоплуатац!йних властивоотей металхзованих х иеметал! зованих фотопол!мерних штампов иа осноха <ТПМ "Пеллофот-Ш" ! ТП ФПМ "Фотопласт-Ш".

Мол^т иацгю фотопол! мернох по верхи! проведено ххмчним.

йэичним, механхчним способами. Змочування фотопол1мерно1 пс~ верхи! розчинами моди$1катор4в о^нено за.допомогою кута змо-» чування за в!домою методикою. Обчиолення експериментальних да-них зд!йснено з викориотанням ЕОМ. Шорсткхсть.поверхнй оценено за допомогою профглографа-профхлометра мод. 201 по показ-лику ба/середна арифметичне вхдхилення п.роф!ло/.

Нанеоення х^чного пгдшаруметалу. зй йонено за реакцгею егдновлення металу з розчину його солей; електрохх мгчну мета-л!за1йв проведено в С1 рчано кислому електрол!т1 нхкелввання I борфторютоводневому електролхт! мхднення. Контроль якостх нанесенного х1м1Чного.П1Дшару та. електрох1м1чного покрутя здгй-снено згхдно ГОСТ 9.301-66 i 9.302-89. №цн1сть зчеплення ме-талевого покриття з поверхнею фотополхмеру оцхнено методом хйдшарування на модернх зоващй ро.Йривнхй машинх типу P^fБ— 30 згхдно ГОСТ 9.302-89.

Структурах перетворення у поверхневих шарах фотополхмеру

пхсля проведения операцсй модифхкацП, активац}?, сенсибхл1-зацН оцгнено за допомогов 1нфрачервоного спектрального пов-ного порушеного внутргшнього вгдображення /1ЧС БППВВ/ на дво • променевому хнфрпчервоному опектрометрх ЦЯ-20 /'1РН/ в об-ластх хвиль довжнною 700- 3500 см Ступхнь перетворень структурах груп х зб'язкхв полимеру при технологхчнхй взае-иод! £ /отупхнь модиФ: кац[ I повер-их пол1меру/ розраховува. лась зп формулою:

об =

де оС- оту^нь перетворення,^; ¿Ье- оптична гуотина смуги до л! ? технолог1чно¥ операнхт на полхмер;5)^ - оптична густина смуги пх сля д| х на полхмер технолог! чнох оп^рлцгт.

Ле! ормаи1 Янх властииоотх фс юполгмарних маторх алхв "Цолло-

фот-Ш" i "Фотопласт-liS" в noToni зованому ! ненеталх зоваиому станах дослхдмувалиоь за допомогоа оптнчного довжином! ру I3B-L Середня квадрзтична похибка експериненту становила 0,002. Дос-лхджишя тормомеханхчних властивостей ФПШ i М$ПШ проведен! в широкому колг температур за допомогою термомеханхчного аналх-зу /ТМА/. За результатами п'яти паралельних дослав побудова-на термомехан1 чна залеянхсть в координатах "йдносна деформа-ui я-температура". Середня квадратична похибка експерименту складала 0,27.

Вивчення релаксацШмх властивостей фотополхмернйх мате-pi алгв зд! Пенено методом динамхчно-механхчнох спектроскоп! i за допомогов динам!чно-мехаагчного спектрометра /1ХВС All Укра?- . ни/. Спектрометр призначений для ьимх ру модуля пружшегх, модуля втрат i тангенсу кута механхчних втрат в температурному Aiana3oni е!д -190°С до +350°С. Чаотота эмуиених с!нусо'!даль~ Ш1Х коливаць станошть 100 Гц. Динам!чний модуль пруйностх роз-раховували за формулою:

Gr/e=((F/s)/(ae/e))K,

де в - напруження в зразку, МПа; £ - вхдносна деформащя,^} 5 - площа поперечного перетину зразка, мм^; F - зусчлля де-формування, Н; 6 - довкина зразка, мм; Дб, - абсолютна дефор-мац!я зразка, мв; К - постхйна приладу. Складовг данамхчного модуля визначавться i з наотупних сгц be!дношень:

E'tLE"

tg Е'1Е'

j ' г-1!

Де с ~ Pi Иена частина модуля прукноот!, Ш1а; fc - уявна чао-

тина модуля пружност!,-Ша; fit - кут зеуву фаз Mi ж деформа^и* • х.

i напруженням; ¿,«-1.

Щдносна похибка визначення комплексного модуля пружност» знаходилась в межах 'i ,0%.

- ю

Екоплуатацгйнх властивостх ФПШ % ®ПШ дослхджували за до-помогою модельних зразкгв на пхдотавх показникхв зм1ни лхкгй-них розигрхв вхдкритих х закритах елементхв /в1Дпов1Дно роэмх» ри елементхв г,35 I 0,4;1,24 I 0,32мм/,зм1ни висоти друкуючого елёмшггу за допомогою ПМТ-3; роздхльну здатнхсть за допомогою модельного тест-об'екта; М1 кротверйоть металевих шархв э ви-кориотанням приладу ПМТ-3. Тиражеотхйкхсть ФЩ I ,(.ЯПШ визначено шляхом тиснения модельних штамгйв на позолотному прео1 БЗП-2 I 01йнЦ1 якостх штампу через кожних 10 гас. тиснень.

у третьому роздсдх - "Дослхдження процесу гйдго-товки поверхщ фотополхмерних штамгйв для хх металхзацП" -п ровномзоващ результата екоперименталышх дослхджень моди-фхкацх1 поверхонь ФПМ "Целлофот-Ш" х 'ГП ФПМ "Фотопласт-Ш".

№диф1кацс я фотопол1 мернох повйрхн1 штампу полягае у ство-рэнн1 оптимально? мхкрогеометрхх поверхиЬ в активуваннх по-верхневих властивостей I утворенщ на Н1Й реакцхйноздатних .центргв для забезпечення необх1дно1 адгезхйно'х М1цноот1 мета-левого покриття до поверхнг. Ххмхчну обробку проводили в таких модиф1 каторах: ацетонх, чотирьоххлорнстому вугле1й , перекису водню, сум1Ш1 бххронату калхю на основх азотнох I схрчано! кислот.

Вотановлено, то оптимапьнимн модифх като рами для ФПМ "Целлофот-Ш" х 1Г1 ФПМ "Фотопласт-Ш" е 61 хромат кал1ю на основх С1рчано1 I азотно'1 кислот. На рис. I показана залежнхсть вели-чини 005 & кута змочування ФПМ "Целлофот-31" вхд тривалоотх об-робки. Кут змочування при обробцх в розчинах 61 хромату калхю на основх арчано? /I/ 1 азотног ¡21 кислот росте 13 зб1ль~ шонням часу обробки I вхдповхдно становить для розчину /11 _ й5°, а розчину ¡2) - 37°. При обробцх фотополхмерно 1

Cos 0

0,7

Qß

0,3

-< 2

1

рис. Г.Залежнхоть величиниСо5& ку-та змочувакня $ПМ "Целлофот-Ш" В1д: часу обробки в розчинах: I - б!~ хромату кал! в на оонов! фрчано! кислота; 2 - б!х-

3

5

_? A/X^ j ромату кал1Ю на

Ю 15 Ш> ! основi азотно?

кислота.

го

Bio. 2. Залешйоть воличини адгез! I сиотеми "iiiкель-фотопол1-мерна повврхня"в!д часу травления в розчинах: I - аце-Toni; 2 - чотирьоххлористому вуглец!; 3 - перекису во-днп; Ц - б!хротту калхю ! с!рчано? кислоти; 5 - 6ix-ромату кал!п j азотно! кислота.

по верхи! дими модифг кагорами забезпв.чуаться необхгдна кйкро-геометргя поверх^ /Р„= 0,3- 0,5 мкм/, а такок оптимальна величина адгезхг металевого шару до. фотополхмерно! поверхнг штампу /рио.2/. Величина адгезИ фкелевого.шару до фотопол!-мерно! поверхнх, яка оброблена в оум^ б! хромату , кал!ю ! азотнох кислота становить 0,92 кН/м, у сум!ш! б!хромату кал!ю ! о!рчано1 кислота 1,1 кН/м.

На рио. 3 показана зм!на оптичнох пйльносй структурно^ чутливих смуг 1Ч-опектру поверхщ ФПМ иЦеллофот-Ш" в залежноо— г! в!д часу модиф!кацх1. Вс дно сна оптична пйльшоть структур-

Рио. З..Залеж-щсть 31^ ни оптичнох йльноо-тх отруктурно-чутливих смуг 1Ч-спектра поверх^-ФПМ "Целлофот-Ш" в!д часу травления.

5 Ю

О

1,х6

но-чутливих смуг /1220, 1030, 1160, 1450, 1610, 1550 ом"1/ найб!льш помхтно зм!нюеться до 10 хв. травления /включно/, дал! нх зкгни менш суттев!.

Середнхй ступ!нь модиф!кащ1 /аС 1 фотопол!ыернох поверхнт п!сля 2 хв, травления складае 17,2 %, йсля 4 хв. - 31,6 %, 10 хв. - ^0,7 %, 20 хв. - 39,7 %. Отже, оптимальний час травления становить 10 хв. Стугань модифхкацН поверхнх фотопол!-мору склад«; '|0 %,

Встановлено, що модифгкацгя фотопол: мерно? поверх»! повинна йдповхдати таким умовам, як: .

- досягнення мхкрошорсткоотг поверхнх 0,3 - 0,5 мкм/;

- эабезпечення показника змочування /90°> 9> 0°/.

- досягнення оередкього ступени модифгкац11 в межах. 40 %\

- дооягнення показника адгезП в контактному шарг не менш як 0,5 хН/м.

3 метою визначення к! нетики утворення активних реакцЩио-здатних груп ! оптимальиих умов проведения процесхв модифх-кацП /ххмхчнв травления, сеноибглхзащя, ггдролхз, активами/ фотополхмернох поверхнг штамгцв, були. проведен! доол*д-ження методом 1Ч-спектроскоп1Х фотополхмернох поверхнх пхоля кокнох технологхчнох операцх?. На рис.'! представлен! 1Ч-спек»

Рис. Ц, 1Ч-спектри поверх^ ФПМ "Целлофот-Ш": I.- вих!дно-го; 2-5 пхоля операхдй: модиф1кащх /10 хв./; сенсиб1Л1защ1; г1дрол!зу; активацх1« •три фотополх мерно! поверхнх ФГШ "Целлофот-Ш" гисля проведения операций модиф! кацх? /в оумхшх бххромату кал!ю х аэотнох кис-

- А -

Лоти/, сенсиб!.йвацг!, ^дролхзу, активацП. Анал!з спектрхв показуа, що зх збхльшенням чаоу травления стугйнь модифхкацхх эростае. Про це овхдчать ргзкх зм1ни в 1Ч-опектрах в декхлькох Йлянках: 1425-1450, 1640, 1710-1735, 2960 ом"1, ЯК1 вхдпоха-даить трупам /¿ау 1 }8 ОН/ао, Збхльшення хитеноивностх омуги 1640 см""*ов!дчить про проникнення молекул води ОН/ та {о^в МОз" У поверхневий шар. фотополхмеру I.вииикнення додат-кових зв'яз^в 0=С. ГЦсля проведения процесу сенсибх лх зацх I Урио. 4,опектр 3/ опоотерхгаетьоя ргзке зроотания поглинання при 1430 см"**, що вхдповхдае ./б'сн^ * деформацхйнпм коливан-ням ополучеиих ОН-труп. Поява олабо! смути 978 см"**/у виглядЬ "плеча" на смузх 1030-1050 ом"*/ характерно для валеитних ко-ливань зв'язку5/1-0-, то свгдчить про появу на поверхн1 мало-розчинно? ополуки5л[0Н]С& та бх лып '5кладних пол1 мерних. сполук олова, У.процесс гхдролхзу /рис.- 4,спектр 4/ з'являетьоя. бхльш

• т вт

!нтенсивне поглинання при 1640 ом х ! 3450 ом , яке в!дносить-оя до областх деформацЕйних I валентних коливань асоц£йованих молекул води. При операцЦ активацН/рис.4, спектр 5/ фотопо-л!мерно1 поверхкг в розчинах хлошотого палад{ю х солями кислота виникав слабка сходинка 955 см~* на сыузЫОЭО ом~*/С-0Н/, ио характерно для зв'язкхвРсН} . Це свхдчить про часткове зак-р1плення палад1Ю на поверхш полх меру шляхом утворения нового х!м1чногй зв'язку "метал-кисень". Утворення таких зв'язкхв обу-мовлено наявнхотю велико? к!лькоот1 активних кисеньутрихуючих груп С-ОН, С»0-С, у приповерхневому шарх фотополхмеру

до активацг!.

Таким чином, аналхз 14-спектрхв показав, що постадхйна XI-м!чна обробка викликае окислювально-деструктивш процеси у по-верхневому шарх фотополхмеру.

Встановлено, цо йдшарування в систем! "металеве покрчт» тя-фотопол1 парна поверхня" проходить по модий кован! й катал!-тичноактивнхй фотополгмерщй поверхн!.' Пр1 цьому пз;оля в!дав<» рувания на повархш полхмеру спостерхгазтьоя р1зкв зменшення к! ль ко а тг груп високо2 активно от! ООН, 0-0-С, /об-

ласть Ю00-1060 смЛроте залишапться смути поглинання, ха-рактернх для зв'яэк!в "метал-киоень": М 1.-0 /965 см*"1/. О /953 см"V« На поверхн! х!мучного пхдшару, то.залищаеться в контактг з електрох!м!чним покриттям, навпаки, концентрацгя груп ООН, ОО-С, ■"Счф^ висока, споотерггаеться наявн!сть зв'язйв "метал-кисень" / N1-0, Р&-0 /.

У четвертому роздгл! • "Дослхдження процео1в метал!зац!х модийЦкованих поверхонь штамп!в з ФПМ "Целлофот-И" 1 ТП ФПМ " Фотопласт-Ш" - провнал!зоващ можливост! метал!за» 'цП фотопол!мерних поверхонь пляхом х!м!чного, електрох!м!чно-го нанесення металевого шару ! терм!чного випаровування у вакуум! металхв -Си.,№,Яе,РёД£. За результатами досл!джень вотанов-лено, що метод терм!чного.випаровування не забезпечуе необх!д» но! адгез!5Е металевого шару до фотопол!мерно'! поверхн! вс1х досл!джених метал! в. ХЯ^чне ! електрох!м1чне осадженнп м!д! ! н!келю забезпечуе б!льш..висок! показкики адгез!х до фотопол!-мерно1 поверхн! в порхвнянн! з терм!чним випаровуванням вище-зазначених метал! в. Саме тому в подальиому дослхджено т!льки х!м1чне ! електроххм!чне осадження к^д! ! н!келю.

3 метою створення струмопров!дного пару проведен! пор!в» няльн! досл!дження процес!в х!мхчног метал!зацН фотопол!мер-них поверхонь мхддп х щкелем. Х!м!чна метал!защя фотопол!мвр-них поверхонь "Целлофот-!0" I "Фотопласт-И" з^йснена в розчи-нах м!днення х нхкелювання шляхом в!дновлення 10н!в металу з розчину Пого солей за рахунок окислення йдновника:

хЫчне н1квлювання - Я ^2 N¿90^21-^0^ Ш +2НР0| V Ч )« н! чке ыднення - 2С^0 + Сиг\ О Н"-^ Си. +-Н2 + 2 Н СОСГ + 2НгО На гцдоганг результатов доолхдкень вотановлено, що по параметрах адгвЗ!?, однор!дноой товщини покриття неэалежно ехд форми поверх^ нНелевий шар в пор£внянк1 а кгдним мае край показники. .

На рио; 4 показана залекнхсть оередньо! щвидкоотх ооад-иення нгкелю вхд рН ровчину. Швидкхсть щкелювання дооягаз максимуму пр! рН « 8,6-9,5, зниження швидкостг при бхльш виоо-

М, м км/з

г? ю

1,5 1,0

7 а

Ю рН

й»а. 5. Залетаеть оа-редньо? швидкоот1 осад-ження н1келю вгд рН розчину. Час 1йкелпваи» ня: I ...30; 2 ч 50 хв.; 3 «■ 2 години; температура, °С: I - 33; 2 - 42; 3-48.

г i

ких пов'язано э трудиощами хядновлення комплексхв N1' (NНз)п. при зб|льшошЦ а » в такой з гальмуючов д!ею ЫНз на окисления г>пофооф!ту.

Методом планування експеримчнту бума побудована Стерло-ля1ййна формула процасу ххмхчного их келювання:

У'Ю"3« 5,113 + 1,606 X! + 0,078 Х2 + 0,302 Х3 , де X^ - рН розчину; Х2 - концентрами г!пофосф{ту натрию; Х^ - концентрат я сульфату нхкелю; У - швид^сть процесу хх-

кучного н!келввання. Дослужено вплив основних фактор! в Хр Х^. х3 на величину параметру оптимхзацг: у. Нейб!льший вклад у величину параметру опта^зацП вносить Х^ ^ а найменшй - Ху

Проведеиг поргвняльн1 доийдження процеохв олектрох!м!чно~ го осадження М1Д1 з борфтористоводневого електролхту ! нхколп з сульфатного електрол!ту з метою вибору металу для метал! за-» ц!! фот'опол1мерних штамгйв. Встановлено, що на гйдотав1 показ-« ник! в твердост!-, величин! адгезИ, стхйкост1 до циклхчно! д!! навантажень х температур поревага була надана >йквлевим пок-риттям,

У п ' я т о м у роздЬчх - "Дослхдження експлуатац!йних властивостей метал! зованих фотопол!мерних штампов" - досл!дже-н! Йзико-механхчнх властивост! ! технолог!чн! характерютики М$ПШ ! ФПШ. Оск!льки метал! зоващ итампи уявлявть собою ком-позии!йну систему "йотополхмерна поверхня - металеве покриття" важливим було В1 значите х! деформацгйш, м!шйстн1 та !нш! характеристики ! вплив на них властивостей матер!ал1В, шо утво-ряють цю систему; температури ! навантажень, як{ характеризу- . ють технолог!чний пронес тиснения.

Досл!дженнями деформаи! йних властивостей /пр! однакових навантаженнях { температур!/ метал! зованих ! немета^зованих матерхал!в "Целло^фот-Ш" ! "Фотопласт^-Ш" встановлено, що вхд-носна деформа^я неметал!зованого "Целлофот-Ш" складае - 4,2%, а метал! зованого - 3 "Фотопласт-Ш" - 3, 3 # х I, 32 % в!дпо-в!дно. При цьому заливкой деформащг йдповхдно стаиовлять для "Иеллофот-Ш" - 0,6 % ! 0,31 %, & для "Фотопласт-Ш" в!дпо-

В1ДНО 0,7 % г 0,08 %.

Ваюшхям результатом дослх^ення деформацхйних властивостей композшй йних матер}ал!в с встановлоння факту значного пхл-гитгення температури скловання метал! зованого фотополхмору прак-

точно до гранично? тенператури технологичного процеоу тиснен» ня /^150°С/. Це явище оообливо характерно для системи "ТГВ>ПМ "Фотоплаот-Ш" - 1йкелешй металевий шар".

Результатами досл!джень /методом динак!чн0-ыеха1йчн01 спектроскоп?/ впливу температури в 1нтервалх 60-220°С на модуль пружност! системи "металеве покриття-фотополхмерна повер-хня" встатвлено, то для металхзованого "Фотолласт-Ш" значен-ня модулю пружиоотх практично не змхнветьоя , а для метал!зованого "Целлофот-Ш" В1н зменшуеться вже при 1В0оС. Аналог! чна залежи! оть спостерхгаетьоя г для тангеноу кута механхчних . втрат.

Результат анал!зу деформацхйних та !нших властивостей до** сл!джених композицёйних систем, адгезхх в них ! ?х анал!зу дав п!дсгаву для.формування уявлень про ыехащзы.впливу металевого локриття на йзико-мехащчн! властивот оиотеми "металеве ло-криття-фотопол!мерна поверхня", суть якого полягае в гйдвищен-н! корсткоот! системи х набликення Г! властивостей /в межах температур 60- 220°С/, при наявностх вхдповхдио? адгез!?, до властивостей однофазного /гомогенного/ за деформацхйниыи влас-тивоотями матерхалу.

На п!дотав! одержаних результат! в для подалышх виробни-чих досл!дкень технолог!чних характеристик обрано металх зова-н! н!келем штампи на основ! ФПМ "Целлофот-Ш" ! ТП ФЛМ "$отоп-лаот-1". Доел!джувалисьтак! технолог!чн! характеристики: роз-д!льна здатн! сть/Рз/, глибкна тиснения фольгов./Гт/, покривна здат^сть в!дбитку /п/, ст!йк!сть шару фольги до стирания /с/, тиражео^йк!сть /т/. Технолог!чн! випробувания показали, то тиражесЦйкхсть метал!зованих фотополхмерних штамп! в на оонов! ФШ "Целлофот-Ш" станошть. 50 тис.ксдбитив, а на основ! ИТ ФПМ ".1отопласт-И" - 70 тис. ихдбит^в. Розд!льна здатн!сть ста-

повяла 20 л!н/см, глибина тиснения фольгою в метах ОЛЗ-О^пи. крпюча здатн!оть йдбитку фольгою становила 5 балгв.

Результата технологу чних доол!джень загалон пхдтверджу-.пть дан! фх зико-мехашчних I ф!зико-х!м!чних властивостей ком-позицхйних систем "металеве покритя-фстопол! мерна поверхня": пгдвищення Фхзико-мехащчних властивостей !■ коротко ст! системи обумовлюе покращення технолог! чшх характеристик метал! зованих фотополх мерних штампхв. За наведеними дани ми для практичного ЕИкор5сталня рекомендуються метал! зованг нххелем фотополх мери! штампи на ооной ТП ФПМ "Фотопласт-Ш".

загальн! н1сн0ш

I. Проведено анал! з рэ(5!т, то приовяченх питаниям розроб-ки ! застосування в пол!графхчному виробництв! металевих I фотополх мерих штамп!в для виконання технологхчних оперв!?!й тиснения. Показано, що техэдко-економ!чнх х технолог! чнх параметра штамгйв з кольорових метал!в забезпечувть як!сть пол!граф!-чноЗЕ продукц!'! I 5х тиракестхйкхсть, обумовлюють високу вар-т!сть операций тиснения через варт!сть кольорових метал! в ! технолог!'! виготовлоння итамгйв з них; штампи з фотопол!мерних матер!ал!в характер!зуються недостатньою теплостгйкостю, тепло прей днхотю I тиражестхйк! сто, що обмежуе 1х використання у виробництш.

На пхдетав! анал!зу лх тературних, а також пошукошх науко-во-досл!дних роб!т показано, що створення штампхв з р!зних за свогми властивостями матерхал!в /металеве покритя-фотопол!-мерна основа/ обумовлюа можливг сть поеднання позитивних властивостей фотополхмерг в I металхв. При цьому, однак, виникае. ряд науково-техгачних проблем: надання поверхн! фотопол!меру спеии^чних властивостей, забезпечення високо"! адгез!: в сис-

«{¿к! "кояиеьв пократгя-фотопол! нерпа повврхня" то

2. Розроблена методика модцфхкал!I поверхонь ФШ "Цалло-фот-Ш" I ТП §Ш "Фотоплвст-И", то зпбезпечуе необххдщ утьи утворения адгезхйного з'еднання б оиотамх "неталеве покрютя-фотопол! нерна поворхня", яи полягають у створеша вгдповгд-нох ихкрогбометрх1 /ыороткоотх/. поверхщ Х1М1Чиою х мехашч-нов об робкою, наданих поверхнх фотополхмеру гхдрофхльких власшвостей та зда'Ш00Т1 змочуватиоь у розчинах ххМ1Чно1 мо-талхзацГх.

3. Влзкаченг тйхнолог1Чнх умови проведения модифхкащ! фотополхмер1!ох поверхнх на основх ацетофтапатав та ацетосук-цинопв целвлози, доолхдкено вплив рхзних за ххмхчною Д1ею модмф! каторх в I чаоу ххмхчнох обробки на змхну молекулярно-поверхнвБИх властивостей ф>отополхморно1 поверхщ. Оптимхзова-м технолопчщ параметр'., як! забезпечувть необххдну геомехч рхв I ф1 зико-х!ихчний стан поверхнх фотополхмеру, то е визна-чалышм при форыуваннх адгб31йно1 »и цноот1 зчеплення в сиотом! "иетилеве покртя-фотополхмерна поворхня".

Ц. С^ормульоване уявлення про мохащзы адгезх! в сиотем1 "иеталова покртя-фотополхмерш поверхня", яке базуеться на результатах дослхдкень нткрогеонетрП поверхщ I Фхэико-ххадч-ного стену фотопол1мерно1 поверхщ, на данних по назначению адгоийио! шцкоатх зчеплення ыеталевого шару до фотополхмер-«101 попорхнх.Показано, цо адгоз!йна нхщйсть зчеплення метале-ъого иару до фотопойиорно1 поверхнх обумовлена механхчною окчедовов.якг» залежнть х!д мхкрогеометрхх/шорсткостх/поверхш фотоподхмеру; д1ев фхзичних сил взаемодх 1/орхентавдйних, 1н-дукцгйних,диопврс1йних/;х1М1Чною взаемодхею неталу з активними трупами С-ОН, О-О-С.що утворишоь на поверхщ фотополхмеру при провадеша операцН травления; утворенням х1»1чних

Зв'язкхв "мотал-кисень" яр) проведение опоращй оексиб1лхэ<г1д1 х сктигай I. Еотановлоно, цо адгезхтю-ксгез! йгай розр!в у систо -н1"лоталове покриття-фотополхмерна повврхнл" 'проходить по про-¡:х жному каталхтично активному модифх кованому варх.

5. На оонохз порх вняльного аналхзу, охспершвнтальинх дослхдкень хенуачих ххмхчнзго х електрэх! их чнгго метод!в кзно-езння Кхдних х кгкелевлх шархв на фотополхморпу пэворхиз птамгав за параметрам стхЯкоотх до термогяклхчнох дхх, величиною адгезН когалепого покриття до фотопол1Мерно1 поверх!!! , однорхдщ сто тоегднки покртя незвлежно 13д геометричнох фор-ни поворхщ, -величин! нх кротвердостг. короэхйкхЯ отхйкостх переваги надавтьоя ххмхчнону 1 електрохх мх чному их коло ваш». Методом планування окспорименту встановлсно вплив концентрр-цхх сульфату гакелю, т1 пофосфх ту натргю х рН розчапу на шгмд-кгсть проносу х1м!чного Н1 келвваиня.

6. Розроблена I апробованв технологична охема метал1зан1Х поверхонь фотополхнерних штампхв на осной ФПМ "Целлофот-Ш" х ТП ФПМ "Фотопласт-ГО", яка передбачаз наступит етапи хх реалх-зацП:

- визначення оптимальних иодифх каторхв для хгмхчного травления Фотополх мерно? поверхнх х оптимхзацхя режим!в пронесу;

- надання фотопол!мерн1Й поверхнг катал! тично активних влас-тивостей, з метою г их их» рання автокаталх точного процесу егд-новлоння металу;

- ХгМ1ч'на металхзащя, шляхом осадження :0Н1В металу з вод-них розчищв його солей за рахунок окисления етдновника /створення струмопрощ дно го шару/;

- електроххмхчне нанесения метплевого шару на отрумопронхдну поверхню.

1 7. Дослхджена кх нетика процеств ххмхчно! подай кпцг I,

о

>ái¡i4noro i електроххихчкого нанесения металевого шару на фо-. топодгяорну поверхна. Вотановлено, цо о пти мальки ни модифгкагорами a бххромат калхв на ockobí азотнох кислоти i cip4anoi кисло«!, при дхх яких забезпечуетьоя необххдна мхкрогеоыет-piя фотополхморпо! поверхи! 0,3 - 0,5 мкм/ i умоЕа зно-чування /90° > 0 > 0°/.!

6, Си от ей авизовано технолог! чн! характерютики i ФПШ» Вотановлено, що техноло^чнх характеристики №ГШ обумовлвютьоя эйхльшенням и! цност! адгез! Иного з'еднания, зменшенням дефор-Kfiiáflitóix характерютик, &б!льаеш1ям жороткост! сиотсми "кета-леве покриття-фотополхнерпа поверхня", високов теплостайкоста i, цдпохадно, иожливхстю пхдвищення температурного режиму ек-сплуатацН, зростанням опору втомноиу контактному руйнувагаш робсчих повархоиь. Вищевказащ технолог!чнх характеристики позитивно впливаоть на як!сть.оформления пал1 турок i тиракестхй-кготь motíuií эоьсних штампов.

Проводен! шробшч! шпробування МФПШ на ochobí ФГ1М "Цел-лофот-Ш" i Til ФПМ "Фотопласт-Ш", ax¿ показали, во як1оть тио-нання з МЛШзберггавться для штамгцв з "Целлофот-Щ" при 50 тис.' вхдбиткхв, а з "Фотопласт-И" при 70 тио. хядбиткхв.

основний 3mjct дюертадИ шкладено в роботах

1. К[)авчук В.А., Ситник М.В., Таран Т.В. Металлизация фотополи-мершх штампов /УНаучно-техн.достиж. и передов.опит в обл.издат. дела, полиграф, пром-ти и книжной торговли/НИЦ "Йнформпечать". -М.:1992,Ш.-*»0с.

2. Кравчук В.А., Ситник М.В., Таран Т.В. Оообливостх модифхка-uii noBopxiii фотопол!морних штамгцв //Полхграфхя i видавнича справа, 1993, К 27.-С. 29-32.

3. Кравчук В.А., СЬтник М.В., Румянцева М.В. Возможноота металлизации полимеров в полиграфии//Научно-техн.'дооти.' и передов, опит в обл.иэдат.дела, полиграф, пром-ти и книжной торговли/1Ш "Инфо рмпечать". -М.: 1994 .И. -С. 16-19.

4. 01тник М.В., Таран Т.В., Румянцева ¡:.В. Свойства металлизированных фотополимерных итампов//Научно-техн.достии. и передов, опат в обл.иэдат.дела, полиграф.пром-ти и книжной торгов-ли/НЩ "Информпечать".-И.: 199»,»5.-С. 19-21.

5.Ситник М.В. Исследование процессов металлизации фотополимерных штампов.-В об.: Ш науч.-практ. конференция молодых ученых и специалистов печати "Печать. Молодежь. Рынок." Тезисы докладов. -М.: 1992,0.43-44.

6. Ситник М.В. Некоторые особенности процесса металлизации фотополимерных штампов.-3 сб.:Доклады школы-семинара "Защитные металлические и неметаллические покрытия? Тезисы докладов.

-К.: 1993, С. 125-127.

7. Кравчук В.А., Ситник М.В. Металлизированные фотополимерные штампы и области их использования.'-Л. ,1993.-7с.-Деп. в ГНТБ Украины 11.03.93,К469-Ж.93.

8. Кравчук В.А., Ситник М.В. Дослхдження отруктурних перетво-рень у приповерхневому шарг пр! його обробцг.-В зб.: Наук.-техн.конфер.'проф.-викл. складу: асгцранпв уп1 !м.1в.^едоро-ва. Тези допов1дей.-Львгв.1993,С.б7.

9. Кравчук В.А., Оттник М.В. К вопросу металлизации фотополимерных штампов.-Л., 1993,-7с.-Деп. в ГНТБ Украины п.03.93, №470-УК.93.

10. Ситник М.В., Кравчук В.а. Властивостт модифгкованих фото-полхмерних поверхонь.-В зб.:1 Украгноька конференцгя "Структура I фх зичщ властивостх невпорядкованих систем". Тези доповг-дей'.-Львг в, 1993.-Ч. 2-С.95.

- гч -

Фтник М.В, Создание и исследование металлизированных фотополимерных штампов.

Диссертация на ооиокание ученой степени кандидата технических наук по специальности 02.05.15 -Машины, агрегаты и про* цеооы полиграфического производства; Украинохая академия печати, Львов, 1995.

Рассмотрен широкий круг теоретических и практических воп~ росов касающихся создания металлических покрытий на поверхностях фотополимерных материалов. Разработана методика модификации фотополимерной поверхиооти, иоследовано влияние разных по химическому воздействию модификаторов, определены оптимальные условия проведения процеоса модификации. Исследованы изменения молекулярно-поверхноотных свойств фотополимерной поверхности после проведения процессов модификации, сенсибилизации, активации. Сформировано представление о механизме адгезии в сиотеме "металличеокоа покрытае-фотополимерная основа", которое базируется на данннх исследованиях микрогеометрии и физи-ко-хиыичеокого состояния фотополимерной поверхности, результантах измерения величины адгезии металлического покрытия к поверхности фотополимера. Разработан процеос металлизации фотополимерных штампов и определены оптимальные условия металлизации методами химического и .електрохимического никелирования. Изучены експлуатационные свойства металлизированных фотополимер-цих штампов. Сформировано представление о механизме повышения работоспособности металлизированных фотополимерных штампов,

Ключов! слова: модифхкацхя, актива^я, сенои<51д1звц{я, фотопол1Мер1й штампи, металхзован! фотополгмернх штампи, м!ц-н!оть адгез1йного зчеплення, ххм!чне х електрохгм1чне осдД-= кення металу.

Sitnik M.V. Greating and researching metallized photopolymeric punches. '

Dissertation for receiving of the scientifical degree-candidate of the technical sciences by the specialization 02.05.15. equippment, agregafces and procssssa of tho polygraphy industry. Ukrainian Academy of Printing, L'viv, 1995.

The thesis covers a wide range of theoretical and practical problems dealing with the production of metallic covering on the surface of photopolymeric materials. Tho thesis also contains worlced out methods of modifying the photopolymeric surface ¡it shows the results of researching the Influence of various modificators differing by their chemical effect( it a3 well defines optimal conditions for carrying out the modification process. We have defined the changes in surfase molecular characteristics of photopolymeric.surfacs on carrying out the processes of modification, sensibilization, activation. The notion concerning the mechanism of adhesion in the system "metallic covering - photopolymeric surfase" has been worked out, it being based on bhe data obtained from researching the micro-geonatry and the ph,"sicochouiical state of the polymeric surface, as well ao the results of measuring the adhesion amplitude of the metallic covering to tho photopolymeric surface.- ThO thesis also contains the elaboration of the metallization process of photopolymeric punches, as well as the difinition of optimal conditions for metallization by applying methods of chemical and electrochemical nickelling. We operation properties of metallized photopolymeric punches. We have formulated the notion concerning the mechanism of rising the capacity of metallized photopolymeric punches.

Jlk-C