автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Создание и исследование свойств фотополимеризующегося лака на основе олигоуретанакрилата для облагораживания полиграфической продукции

УКРАИНСКИЙ ПОЛИГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА

На правах рукописи УДК 667.645:665.366.72

МИКЛУШКА Игорь Зиновьевич

СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩЕГОСЯ ЛАКА НА ОСНОВЕ ОЛИГОУРЕТАНАКРИЛАТА ДЛЯ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ПОЛИГРАФИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность 05.02.15 — машины, агрегаты и процессы полиграфического производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 01-

I»"1

>ЬЦ 1

ЛЬВОВ — 1992

Работа выполнена в Украинском полиграфическом институте имени Ивана Федорова.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Мервинский Р.И.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

ст. науч. сотр. Храновский В.А., (Институт химии высокомолекулярных соединений АНУ),

кандидат технических наук, доцент Тищенко А.Р. (УПИ им. Ш.Федорова)

Ведущая организация:

Украинский научно-исследовательский институт полиграфической промышленности

Защита состоится 24 апреля 1992 г. в 1400 часов на "заседании специализированного совета К 068.40.01 в Украинском полиграфическом институте им. Ив. Федорова по адресу: 290020, Львов, ул. Пкдголоско, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в ОиОлиотеке Украинского полиграфического института им. Ив. Федорова.

Автореферат разослан марта 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

Дидыч В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблелн. Ускорение научно-технического прогресса в области полиграфического производства требует создания новых материалов и технологических процессов, обеспечивающих высокий технико-экономический уровень производства и позитивное решение социальных и экологических проблем. Технология облагораживания полиграфической продукции фотополимери-зущимися лаками (ФП1) в настоящее время является одним из наиболее быстро и стабильно прогрессирующим направлением развития полиграфических процессов, ток как тлеет ряд преимуществ перед другими материалами, главными из которых являются высокая скорость отверждения при высоком качестве покрытий, экологическая чистота производства. Однако отсутствие глубоких научных и прикладных исследований в этой области сдерживает развитие этого направления в отечественной полиграфии.

Создание ФШГ и технологии их использования осуществлялось ■б соответствии с планами научно-исследовательских работ, этапы которых координируются программами Научного Совета АН СССР по проблеме "Фотографические процессы регистрации информации" и "Химия высоких энергий " (темы 2.5.2.6 и 2.4.3.6).

Цель и задачи работы. Поль.настоящей работы заключается в выявлении особенностей механизма и кинетики фотополимеризации олигомерно-мономерных систем в аэробных условиях и разработке на этой основе жидкой фотополимеризующейся композиции (ЖФПК) для лакирования полиграфической продукции.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- еыявло:шо комплекса свойств создаваемого ФПЛ, обеспечивающих высокий технико-экономический уровень разработки;

- г -

- разработка методики исследования процесса полимеризации ФПЛ;

- исследование исходных материалов и синтез оптимального состава композиции ФПЛ;

- изучение механизма процессов, обусловливающих формирование лакового покрытия, определяющих качественные показатели ФПЛ;

- изучение влияния технологических режимов отверждения ФПЛ на качество облагораживаемой полиграфической продукции.

Научная новизна работы. Впервые выполнены теоретические и экспериментальные исследования механизма фотоинициированного переносом заряда процесса фотополимеризации ЖФПК на основе олигоуретанакрилата в аэробных условиях. Установлен характер влияния природа компонентов на процесс отверждения и свойства фотополимеризующегося лакового покрытия. Научно доказана обоснованность применения метода кондуктометрии для исследования процессов фэтополимеризации. На основании экспертного опроса составлена система показателей, Определяющих качество ФПЛ. Проведена оптимизация состава композиции и режима отверждения лакового покрытия.

Новизна разработки подтверждена решением Госкомизобрете-ний по заявке N 4777340/23-04 /000787/ от 02.01.1990 о выдаче авторского свидетельства СССР.

Апробация работ. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 2-й Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов отрасли (Москва, 1990), на Всесоюзном физико-химическом семенаре ВШ1ИКПП (Москва, 1990), на XIV и XV научно-технических семинарах "Применение фотополимеров в промышленности" (Львов, 1937,1988', на региональной научно-технической конференции "Актуальны-: проблемы

модификации полимерных материалов" (Волгоград, 1989), на научно-технических конференциях професорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов (Львов, 1988, 1989, 1990, 1991), на Украинском постоянно действующем семинаре "Проблемы фотохимии светочуствитэльных мономер-олигомерных и полимерных систем" (Львов, 1990, 1991).

Композиция фотополимеризующего лака, созданного в диссертационной работе успешно прошла испытания на Ходоровском сахарном заводе при печати упаковки на модернизированом печатно-высекальном автомате ГОА Шадринского завода полиграфических машин.

Структура и объел работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографии и приложений. Материал диссертации изложен на 126 страницах основного машинописного текста, включает 25 рисунков и 12 табдац. В библиографии приведено 131 наименований работ.

Оснобные положения, втосилые на защиту:

- способ инициирования свободных радикалов посредством фотоин-дуцированного переноса заряда для отверждения олигоуретан- ■ акрилатных покрытий в аэробных условиях и его математическая интерпретация;

- метод кондуктометрии для изучения процессов фотополимеризации ЖФПК и программа расчета кинетических параметров на ПЭВМ;

- роль кислорода в штцировании полимеризации в системах с фо-тоиндуцированным переносом заряда;

- моделирование и оптимизация состава полиграфического ФПЛ;

- моделирование влияния режима УФ-отвержденпя ФПЛ на прочностные свойства лакового покрытия;

- л -

- исследование влияния лакового покрытия на декоративные свойства и цветовые характеристики полиграфической продукции;

- результаты экономического анализа и опытных испытаний фото-полимеризующегося лака.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, изложены цель и задачи исследований, приведены основные итоги научных исследований и их практического использования, сформул1грованы основные положения, выносидао на защиту.

В первой главе -"Состояний, проблемы и перспективы технологии лакирования полиграфической продукции фотополимеризующи-мися лаками"- рассмотрены состояние и основные тенденции развития технологии лакирования, подчеркнута перспективность использовашш фотополимеризационноспособных материалов (ФПМ).

В отечественной полиграфической промышленности не используются ФПЛ, что связано как с ограниченностью серийно-выпус-каемнх ФПМ и, в первую очередь, фотоинициаторов, ток и с отсутствием необходимого оборудования.

Вместе с тем , научные исследования кинетики и механизма радикальной полимеризации Багдасарьяна Х.С., Берлина A.A., Гладашева Г.П., Маслюка А.Ф., Могилевича М.М., Храновского В.А. фотохимии возбужденных состояний органических соединений Барл-тропа Дж., Беккера Г.О., Пилота Д.Е., Ельцова a.b., Терени-на А.И., изучение прикладных проблем использования ФПМ, осуществленные в работах Гладиловйч М.К., Граичякп ü.M., Кравчука В.А., Лазаренко Э.Т., Магдинец В.В., Матюшовой П.Г., ''ста A.C., Сухаревой Л.А., Усачевой М.Н., Шибанова В.В., Шуг.-г P.C. и др. авторов, являются основой целенаправленного поиск;) фпм для

создания композиции полиграфического ФПЛ,

Основной проблемой при отверждении фотополиморизующогося покрытия в аоробцих условиях является ингибирование процесса полимеризации кислородом воздуха, вследствии чего поверхность покрытия остается липкой. !

Анализ литературы и патентной информации показывает, что глубокие и всесторонние исследования механизма и кинетики этого процесса, влияния состава ЖФПК на качество покрытия, оперативная методика контроля отсутствует, что и предопределило цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе - "Анализ процесса отверждения тонкослойных фотополимеризугацихся покрытий" - дан теоретический анализ процесса полимеризации тонких покрытий из ЖФПК.

Известно, что поверхность фотополимеризувдегося лакового покрытия при УФ-облучении в аэробных условиях остается неот-вержденной вследствии диффузии кислорода, скорость которого значительно више скорости образования свободных радикалов посредством диссоциации или востановления фотоинициаторов. При фотосенсибилизации между электронно-возбужденной молекулой и-молекулой партнером другой химической природа происходит бимолекулярное взаимодействие через- образование эксиплекса. Наиболее эффективными ь реакциях с карболнилсодяржащими сенсибилизаторами являются третичные лмшш. В тпкой системе, в присутствии растворенного кислорода, если мзлокула амина Судет содержать сильно полонизированную группу произойдет образование пары протон-- анион-кислорода с передачей электрона и последующим норнооом электрона от кислорода на карбонильную группу ьорбу«''.-п!1 и'о гг-неисншшатора. Такая протошпированная

- б -

аминогруппа присуща аминакрилатам, так как они характеризуются наличием внутримолекулярным комплексом между кислотой и амином.

(ИГ

°г *

Уч......о;

' СНг-!Н}-С-СН=€Нг

-»• У=0*+ [ 0~' ■ •/±СНг~П-<)-С(0)~СН^-]Н2 ] -

-» [ У-0~.. ,0г.. .¿{!±СНг-П-О-С(0)-СН=€Нг ]

-> У>-Щ + 0г +/-СНг-П-0-С(0)-СН=СНг

Образующиеся радикалы вступают в реакцию с кислородом:

У-СЧУ-о' + У-с-и —

/-с^о-о

СЧУ-ОН +

(1)

(2)

(3)

Описанная схема процесса фотополимеризации идет с активным потреблением кислорода и требует теоретического анализа.

Математическая модель фотополимеризации лакового покрытия в аэробных условиях рассматривается исходя из схемы рис.1.

I I I Ь.у , О,

У . V V 0 V

ФОН х=б

. ми

подложка ■ X

Рис Л. Схема процесса отверждения фотополимеризующегося покрытия в аэробных условиях

Математическое содержание задачи сводится к интегрированию дифференциального уравнения диффузии при условиях:

при t=0 6=0

г=0 С|х=0=С0;

»>0 х=б с1х-а=0 :

-слэс/а^сю/л .

где t - время прохождения процесса с момента начала УФ-облучения; 3 - расстояние от начала координат к границе раздела ФОМ-ЯШ; С - концентрация кислорода; В - коэффициент диффузии кислорода через ФОМ.

Задача состоит в отыскании зависимости концентрации кислорода в любой момент времени и в любой точке координат х и т.е. ,С0), либо в безразмерном виде 0/Со=/(Р), где

- диффузионный аналог критерия Фурье.

Окончательное решение поставленной задачи преобрело вид:

Ег/Г )

С/С0= 1 - _ .. „ , (4)

Erf( Р.

VW

где Erf - с.имвол интеграла ошибок Гаусса; р - постоянная. Важным выводом из выполненого анализа является следующая зависимость скорости движения границы раздела ФОМ-ЖФМ:

dH/dt = р0/Ш. (5)

Если учесть, что dS/dt=ft/S, где к - постоянная, пропорциональная произведению коэффициента диффузии на скорость реакции полимеризации, то простое интегрирование дает:' б=(2Ы)0,5. (6) Так как в уравнение скорости полимеризации входит значение скорости инициирования - I? , то при соблюдении постоянства остальных множителей можно утверждать - 17« (4t)~1 . (7) Это означает, что значение максимально в начальный момент времени. Вследстнии реакции роста цепи на повехности фотополи-меризующегося покрытия образуется пленка ФОМ, которая и будет определять свойства покрытия.

Описанная математическая модель характеризует олигомерно-мономерную систему, в которой образование свободах радикалов происходит посредством фотоиндуциированного переноса заряда (ФПЗ)

В третьей главе - "Исследование жидких фотополимеризую-щихся материалов для создания композиции фотополимеризующегося лака" - обоснован выбор обьектов и методов их исследований.

ФПМ для исследований предварительно очищали от ингибитора и различных примесей методом поочередной промывки бензольного раствора необходимого вещества растворами NaCl и NaOH с последующей откачкой растворителя под вакуумом.

Для фотополимеризации ЖФПК использовали УФ-излучение рту-тно-кварцевых ламп высокого давления ДРТ-230, ДРТ-400, ДРТ-6000 и люминесцентных ламп ЛУФ-80, энергетическую освещенность которых измеряли прибором ДАУ-81.

Описаны методики исследований ФПМ. Физико-механические

\

свойства ФОМ определяли по стандартной методике на микроразрывной машине М-64 конструкции ФМИ АНУ. Термо-механические характеристики определяли на модернизированном вертикальном оптическом длиномере ИЗВ-2, снабженным термокамерой, устройством фиксированного изменения температуры. Электронные спектры УФ-поглощения ФПМ изучали на спектрофотометре "UVIDEC-610",HK-спектры - на спектрофотометрах "PARKIN-ELMER 938G" и "1ГО-20". Вязкость ЖФПК и ее компонентов измеряли ротационным вискозиметром "ПОЛИМЕР РПЭ-1М".

Степень ингибирования кислородом процесса фотополимеризации исследуемых композиций характеризовали после УФ-о.':лучения толщиной неотвержденного слоя покрытия, которой удалялся ацетоном и определяли оптическим микг/. ?коп;<м мис-п.

Исследование кинетики процесса фотополимеризации композиций осуществляли методом кондуктометрии. Описанные в литературе экспериментальные данные не позволяют однозначно судить о корректности использования электрофизических свойств полимери-зационноспособных композиций для исследования процесса фотопо-лимеризацвд.

Значение удельного электрического сопротивления £у композиций определяли тераомметром Е6-13А в измерительных ячейках для аэробных и анаэробных условий фотополимеризации.

Проведенные паралельно измерения количества -С=С- связей и Яу свидетельствуют о симбатности изменения этих величин на начальных стадиях фотополимеризации (рис.2).

0,5 СЪ

гЮО

1

0,20

0,4 0

0,3 0

СЦО

О

о .......¿""т 10.......15.......20'

2

50

О

15

25

время облучения, мин.

Рис.2. Кинетика изменения значения lgRv (1) и степени полимеризации а (2) при облучении ЖФПК

Данные измерений Ду имели вид дискретных значений при определенном времени облучения и обрабатывались на ПЭВМ по программе, производящей логорифмирование, сплайн-интерполяцию и дифференциирование по времени, с последующим выводом кинетических кривых на принтере. Кинетику фотополимеризации ЖФПК характеризовали трема параметрами: время индукции - t0; максимальная скорость изменения (скорость образования структуры) - й^®*; предельное значение величины -

В качестве компонентов ЖФПК для лаковых покрытий отобраны реакционноспособные олигомеры и мономеры, фотоинициаторы различных классов, выпускаемые промышленностью.

Проведенные исследования показывают, что среди полимери-зационноспособных олигомеров (МДФ-2, МГФ-9, ОКМ-2, 0УА-2000Т, ЭАС-655, ПЭ-284Б) для композиций ФПЛ наиболее приемлем олиго-уретанакрилат марки 0УА-2000Т. Этот олигомер характеризуется хорошей реакционной способностью наименьшим временем струк-турообразования. ФОМ из олигоуретанакрилата обладает высокой эластичностью и достаточной прочностью. Упорядоченная структура и гибкость олигомерного блока позволяет формировать износостойкие и долговечные покрытия.

Характер влияния концентрации мономера (ТГМ-3, ТГМ-13, ГМА, МЭС-16, ПЭТА) на показатель степени ингибирования И±п в фотополимеризуемых системах показывает наличие области концентрации мономеров (8.. Л2массД), при которых ингибирование полимеризации кислородом минимально. При чем. величина Н±п обрат-нопропорциональна показателю №втах для каждой ЖФПК.

Такие закономерности рассмотрены с точки зрения ь.ачичия в системе двух конкурирующих реакций - реокции ргс, ч цепи,

зависящей от концентрации мономера и реакции обрыва цепи на кислороде, зависящей от количества растворенного в композиции кислорода. При введении в фотонолимеризуемую систему мономера (до 10 маес.%) скорость реакции роста цепи возрастает и она конкурирует с реакцией.обрыва цепи, но как только концентрация мономера превысит некоторое критическое значение, рост цепи подавляется реакцией взаимодействия активных радикалов с

растворенным кислородом, диффузия которого увеличивается в связи с уменьшением вязкости реакционной среды. Этот вывод подтверждается сопоставлением показателя #1п с показателями скорости структурообразования ^етах и значениями вязкости ЖФПК.

Присутствие мономера в композиции благоприятно сказывается на прохождении процесса фотополимеризации, придавая образующемуся ФОМ лучшие потребительские свойства.

Для изучения реакционной способности Фотоинициаторов в композициях из олигоуретанакрилата исследованы карбонильные соединения трех видов: фотовостанавливающиеся - бензофенон (БФ) и а-С1-антрахинон (АХ), фотодиссоциирующие - 2,2-диивтокси-дифенилацетофенон (БДМК), изобутиловый эфир бензоина (ИБЭБ), 2-гидрокси-диметилфенилпропанон (ГМФП) и с фотоиндуцированным переносом заряда- 4-фенил-бензофенон (ФБФ), тиоксантон (ТХ). Для эффективной фотополимеризации соединениями первого и третьего видов в фотополимеризуемую систему вводили доноры водорода - третичные амины (ТрА) и аминакрилаты (ААк).

Изучением влияния природа амина на кинетику полимеризации системы с ФПЗ подтверждено (тлбл.1) предположение,что аминакрилаты менее чустг.ительны к ингибирующему воздействию кислорода.

Таблица I.

Влияние фотоинищшрущей системы на процесс фотополимеризации олигоуретанакрилатной композиции в присутствии кислорода воздуха

обознач. [ФИО], /Лп. Ьо , т шах "я • вс 1

ФИО моль/л отн. ед. С.

БДМК 0.02 0.48 6,5 0.0584

БШ 0.05 0.30 3.5 0.2845

БДМК • 0.1 0.17 1.2 0.7931

ИВЗБ 0.1 0.21 2.0 0.1458

ГМФП 0.1 0.32 3.6 0.2033

БФ+ТрА 0.1+0.3 0.17 1.5 0.1261

ХА+ТрА ФБФ+ААк 0.1+0.3 0.19 1.8 0.0947

0.1+0.3 0.03 0.8 0.1727

ТК+ААК 0.1+0.3 0.08 0.8 0.2478

Син.смесь 0.05+0.05+0.3 0.00 0.8 0.4772

Данные исследований показывают высокую скорость отверждения у композиций с БДМК и нечувствительность фотополимериэуе-мых систем с ФБФ+ААк к ингибированию кислородом, что стало предпосылкой использования смеси БДМК+ФБФ+ААк для инициирования полимеризации в покрытиях, отверждаемых на воздухе. При отверждении покрытий излучением лампы ДРТ-230 обнаружился си-нергический эффект, который обычным аддитивным действием двух фотоинициаторов получить нельзя.. Экспериментально установлено, что композите! с БДШ+ФБФ+ААк обладают светочуствительностью к дальнему УФ-излучению, которое не может проникать в слой ЖФПК, так как в этом диапазоне коэ(№шиент пропускания сравнительно мал и эффект проявляется только на поверхности покрытия.

Рис.3 иллюстрирует зависимость скорости структурообразо-вания №втах от концентрации кислорода [0г] в ЖФПК.(Для определения концентрации растворенного кислорода в композициях использовали метод ингибитора. Облучошю фотололиморизующихся покрытий проводили в инертной среде аргона лампой ДГТ-230).

0.5,

0. 1

0. 2;

0. 3:

0. 4:

О. 0;

О. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2 5 3. 0 концентрация кислорода 103,моль/л

Рис.3. Влияние концентрации растворенного кислорода .. -на скорость структурообразования у ЖФПК с БДМК (I) и ФБФ+ААк (2)

Выявлено, что скорость инициирования свободных радикалов у системы с ФПЗ непостоянна и ее величина обраткопропорцио-нальна времени облучения, что подтверждает выводы математических расчетов второй главы.

ЙК-спектроскогшческие исследования, проведенный методом нарушенного полного внутреннего отражения обнаружили, что при переходе ЖФМ-ФОМ наблюдается уменьшение степени валентных колебаний -С=С- связи, которые поглощают в области 1640 см"1, а тгкжэ исчезновение характеристичной полосы 820 см-1 метзкри-латных групп. Появляются полосы 970 и 750 см (деформационные копебаг ¡я СИ- связи). Фотополимеризация приводит к изменению спектров в области колебаний уротэновой группы - контура полос 1540 см-1 (деформационные колебания Ш-группы).

При этом верхний слой фотоотвержденного покрытия характе-

ризуется большей конверсией двойных связей, что свидетельствует об образовании при УФ-облучении большего количества активных радикалов. ААк на воздухе лучше проявляет свойства мономера и принимают участив в реакциях роста цепи о чем свидетельствует увеличение спектров в области колебаний замещенных аминов - 1730 см-1 (валентные колебания И-СалИф). Количество гидро-пероксидных и гидроксилышх групп (полоса 870 см-1) оказалось больше в верхнем слое, что подтверждает факт расходования кислорода по реакции обрыва цепи.

Проведенные исследования убедительно доказывают инициирующую роль кислорода при полимеризации ШЖ с ФПЗ.

На основе экспериментов с использованием метода математического планирования проведен регрессионный анализ "состав -свойство" ЖФПК и получено уравнение регрессии второго порядка, описывающее критерий оптимизации - показатель степени ингиби-рования полимеризации кислородом воздуха: Я1п=0.015975+0.001943Х,-0.001373Хг-0.002254Х3-0.002701Х^

+0.017034Х|-0.000508X^+0.005Х,Хг+0.00425Х,Х3+0.0005ХгХ3,(8) где Х,,Х2,Х3- концентрации соответственно БДМК, ФБФ, ААк.

Произведен расчет минимума функции Н1™1п=/(Х1,Х2,Х3) в границах факторного пространства и найдены оптимальные значения факторов (Х1:Х2:ХЭ как 1:2:9).

Б четверной главе -"Свойства фотополимеризущегося лака для облагораживания печатной продукции" - определены и систематизированы свойства ФПЛ. Методом экспертных оценок расчит,ани весомости отдельных показателей (рис.4), среди которых наибольшую значимость проявляют потребительские сьойства покрытий.

1 -й 2-й 3-й

уровни значимости

скорость отверждения отв. в атм. кислорода вязкость

усадка при отверждении

жизнеспособность

толщина

адгезия к печ.оттиску накопл. олектрозарядов эластичность липкость поверхности наличие вн. напряжений упрочн. бум. основы блеск

измон. белизны бумаги отсут.затеков.пузырей грязеудержание опт. плотность ■ опт. однородность изм.цветовых харктер. влагостойкость хим. стойкость термостойкость светостойкость ухудш. адгезии ухудш. блеска ухудш. цветных харак. ухудш. влагостойкости стойкость к перегибам износостойкость рост произв. труда эконом.электроэнергии эконом, зарплаты стоимость материалов кнсвоб.произ.площадей снижение стоим.оборуд. отс.лет.растворителей пониж. темпер.воздуха пожаробезопасность возмож. утилизации безотх. технологии токсичность композ.

Гис.4. Диаграмма весомости показателей технологии УФ-отвервдения лакового покрытия печатного оттиска

С использованием математического планирования экспериментов проведен регрессионный анализ влияния интенсивности потока УФ-излучения (X,) и времени облучения (Х2) на прочностные свойства покрытия из ФПЛ - модуль упругости пленки при растяжении Ер.

Уравнение регрессии, расчитаннов согласно дашшх эксперимента, принимает вид квадратичного полинома: Et-O.6510-0.1317Х,+0.0817Хг+0.1217X^+0.0017Х|-0.0475Х,Хг. (9) Абсолютная величина коэффициентов регрессии при X, сьиде -тельствуот о существенном влиянии интенсивности УФ-излучения на прочностные свойства покрытия - увеличение интенсивности вцзиваот уменьшение жесткости полимерной пленки.

Исследование декоративных и цветовых характеристик проводили на оттисках, отпечатанных на пробопечатном станке FAG-568 с фогополимерной печатной формы "Целлофот-4" (в виде плашки) триадами красками для офсетной печати 2514-531 (Ж), 2514-331 (Г),2514-231 (П) (ГОСТ 6593-76). Толщину красочного слоя на оттиске контролировали по значению оптической плотности, которую измеряли денситометром "Mackbeth" через соответствующий светофильтр. Оптическую плотность красочного слоя выбиралаи из расчета получения "серой шкалы" при нанесении триады на бумагу.

Изучали красочные оттиски со слоем промышленновыпускае-мого лака ЦГ-595 (ТУ 610-1182-76) и со слоем фотополимеризую-щегося лака оптимизированного состава. ФПЛ наносили на "сырой" оттиск и отверждали излучением лампы ДРТ-6000. л

Блоск лакового покрытия определяли на приборе ФБ-2. Изменение белизны бумажной основы и цветовые характеристики красочного оттиска расчитывали по значениям зональных коэффициентов отражения, полученных на универсальном фотометре Ш.

Данные измерений и расчетов представление в таблицах 2,3 показывают высокое качество лакированной печатной продукции при использовании ФПЛ.

Таблица 2.

Значения показателей яркости и насыщенности для лакированных красочных оттисков на офсетной бумаге 111 марки А (120 г/м2)

тип лака 2515-531 (Ж) 2515-331 (Г) 2515-231 (П)

яркость наснщ. яркость насыщ. яркость насыщ.

ЦГ-595 ФГОГ без лака 0.662 0.952 0.664 0.926 0.702 0.826 0.248 0.848 0.300 0.810 0.310 0.724 0.282 0.800 0.312 0.828 • 0.324 0.786

Таблица 0.

Значения белизны бумаги и блеска лакового покрытия

тип лака блеск, % белизна, %

2515-531 (Ж) 2515-331 (Г) 2515-231 (П)

М .0 К МОК МОК МОК

ЦГ-595 ФПЛ без лак 60 54 50 60 55 52 59 50 52 62 57 58 62 59 58 63 54 58 26 6 16 25 5 13 25 2 8 78 84 75 76 82 75 80 88 78

*) М - мелованная бумага (200 г/м2) ГОСТ 2144 - 75

0 - офсетная бумага N1 марки А (120 г/м2) ГОСТ 9094-03 К - картон коробочный (400 г/м2) ГОСТ 7933 - 75 Предлагаемая технология позволяет уменьшить затраты на

электроэнергию, заработную плату, капитальные вложения, а также улучшает условия охраны труда и окружающей среды.

В приложении представлены программы расчетов на ПЭВМ, акт производственных испытаний полиграфического фотополимери-зуемого лака, расчет экономической эффективности новой технолога.'!.

онцие вывода

I. На основе анализа тенденций развития издательско-полиграфи-ческого дела, научно-технической и патентной литературы показана актуальность и перспективность теоретических исследований

и прикладных разработок, направленых на создание ФПЛ для облагораживания полиграфической продукции, а по результатам статистической обработки данных экспертного опроса определены согласованные мнения экспертов о весомости показателей качества таких фотополимериэущихся покрытий.

2. Предложены физико-химическая и математическая модели отверждения тонкослойных покрытий из жидких фотополимеризующихся, материалов под действием УФ-излучения в аэробных условиях и показано, что максимальная скорость фотополимеризации, необходимая для получения качественного покрытия может быть получена при использовании фотоинициирующей системы, содержащей карбонильное соединение и третичный аминакрилат, в которой кислород активирует образование свободных радикалов.

3. С использованием УФ- и ИК-спектроскопических исследований, модифицированного кондуктометрического метода и разработанных алгоритмов и программ обработки данных на ПЭВМ экспериментально проверены и доказаны предложенные физико-химиченская и ма-теметическая модели кинетики отверждения покрытий из ЖФПК в аэробных условиях, в результате чего выявлены и объяснены:

- инициирующая роль кислорода в системах с фотоиндуциированным переносом заряда;

- зависимость скорости образования свободных радикалов в системе с ФПЗ от времени облучения;

- различия в структурах верхнего и нижнего слоев фотоотверж-денного олигоуретанакрилатного покрытия;

- синергичаский эф5»кт в инициирующей системе, использующей механизмы образования свободных радикалов посредством Фотоин-дущшровацного переноса заряда и (фотодиссоциации.

4. Осуществлено исследование влияния химического строения, концентрации реакционноспособных- олигомеров (олигоэфиракрйла-тов, олигокарбонатметакрилата, олигоуретанакрилата, эпоксиак-рилата и полиэфиракрилата) и мономеров (полифункциональшх ио-такриловых эфиров) на реологические свойства КФПК, кинетику их -отверждения, термо-механические и физико-механические свойства полученных лаковых покрытий, в результате чего избран состав олигомерно-мономерной системы (0УА-20СЮТ - ТГМ-3) для фотопо-лимеризующихся лаковых покрытий. Полученные сведения объяснены на основе известных представлений физико-химии реакционноспособных материалов.

б. Изучено влияние типа фотоинишшрующей системы на ингибиро-вание кислородом воздуха олигоуретанакрилатных КФПК и скорость образования структуры в фотополимеризуюцемся покрытии. Полученные данные подтверждают предложенные физико-химическую и математическую модели отверждения фотополимеризущихся покрытий в аэробных условиях. Проведены моделирование и оптимизация фотоинициирующей системы олигоуретанакрилатной композиции из 2,2-диметоксидифенилацетофенона, 4-фенилбензсфенона и 'димэти-ламиноэтилмэтакрилата.

6. Изучены потребительские (декоративные, цветовые и прочностные) свойства фотополимеризующегося лакового покрытия из олигоуретанакрилата, осуществлено моделирование процесса фотспо-ллмеризации и показано, что предложенная композиция ФПЛ и технология ее отверждения обеспечивают, как подтвервдено лабораторными и производственными испытаниями, высокое качество лакированной полиграфической продукции, а по отдельным показателям (блеск покрытия, яркость красочного оттиска) превосходит

традиционные лаковые покрытия.

Основное научное содержание разделов диссертационной работы освещено в следующих печатных работах:

1. Миклушка И.5., Мервинский Р.И. Фотополимэризующиеся композиции в качестве защитных покрытий бумаг и картона//Вопросы технологии воспроизведения полиграфических изображений. -Омск: СмШ, 1989. - С. 34-38.

2. Миклушка И.З. Разработка фотололимеризущогося лака для облагораживания печатной продукции/72-я Всесоюз. науч.практ. конф. молодых ученых и специалистов отрасли: Тезисы докл. -М., 1990. - С. 84-85.

3. Мжлуша И.З., Мервинский Р.И. Методы исследования процесса фотополимеризащш тонких покрытий/ААктуалыше проблемы модификации полимерных материалов. Тез. докл.регион, науч. техн. конф. - Волгоград, 1989. - С. 23-24.

4. Токарчик З.Г., Лазаренко Э.Т., Миклуика И.З. Влияние условий экспонирования на фотохимические превращения обескислорожены! жидких фотополимеризующихся материалов//Курнал научной И прикладной фотографии, 1982, Т-.27, вып.6, с.459-461.

б. Миклушка И.З., Мервинский Р.И. Фотоинициаторы для тонко-' елейной фотополимеризащш олигоуретанакрилатных материалов// Физико-химические явления в процессах полиграфии/ Труды ВНШполиграфии, 1991, т.40, вып.1, с.73-82.

6. Миклушка И.З., Мервинский Р.И..Токарчик З.Г.,Гранчак В.М. Фотополимеризующаяся композиция для облагораживания печатной продукции// Заявка на авторское свидетельство / Решение ГНТ экспертизы изобретений №47340/23-"' " т

Соискатель