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印刷压区压力分析及控制策略

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:压区宽度在一定的速度范围对油墨转移时间有线性影响。印刷时压区的最大压力,反过来决定印刷时的最大材料变形。印刷压区的压力使油墨转移表面——柔印印版、凹印辊筒、橡皮布辊筒与纸张产生接触。印刷压区的接触时间以毫秒计,因此,辊面材料、纸张可能表现为黏弹性,压区的压力分布界于弹性和黏性之间。

印刷压区压力分析及控制策略

以下将基于若干简单假设,探讨压区线压、辊面材料变形的关系,目的是给关键因素如压区宽度、平均线压、最大线压等的关系,找出适合于工程应用的经验法则。压区宽度在一定的速度范围对油墨转移时间有线性影响。若油墨转移以时间依赖方式受纸面间黏附(adhe-sion)影响,或者油墨流动对纸面结构有影响,则压区的接触时间成为关键,印刷速度提高后,接触时间渐近临界值。印刷时压区的最大压力,反过来决定印刷时的最大材料变形(假设材料变形为弹性变形)。当压区接触是关键因素时,材料的最大压缩量高至关重要,通常凹版印刷即是如此。

以下讨论仅是宏观尺度的讨论,对纸面粗糙度、辊面粗糙度、润版液对纸张的影响[8]等都未考虑。印刷压区的压力使油墨转移表面——柔印印版、凹印辊筒、橡皮布辊筒与纸张产生接触。此外,压区加载迫使油墨在纸面渗透,进而增强油墨在纸面的附着,因而一定程度上这一渗透属于有益渗透。然而,过度的渗透会损失油墨的光学效率,纸张具有光散射特性,渗入纸内的油墨光线照射不到,也不能按照预期吸收光线。

纸张与油墨转移表面要产生预期的接触,外部加载产生总的材料变形,至少应等于压区材料总的粗糙度:

式中:εi为压区材料I的相对变形;

δi为材料的厚度。

印刷压区内材料变形、压力并非处处一致(-bxb),因此不能产生px)分布(压区内材料变形,压区边缘为零,中心位置最大)。压区加载F等于整个压区宽度(2b)的压力分布积分,乘以辊筒长度L):

压力分布产生转矩M,相对于压区中心的转矩为:

压区的面间压力产生摩擦力FkFk与压区加载F、摩擦因数成正比。为避免发生压区内打滑,摩擦力Fk的数值必须大于压力分布产生的转矩M的数值,即:

压区中心的压力分布,若是对称分布,压力分布会产生转矩,产生压区打滑。辊面材料具有黏弹性特征(详见后文讨论),压力分布实际为非对称分布,压区表面的摩擦力一般已经足够。(www.xing528.com)

纸张的摩擦力小,纸幅会在机器横向打滑、起皱,是常见的横幅问题。问题主要是在压痕和完成设备,机器的过纸得不到有效控制。

印刷机辊面的流变特征表现为黏弹性,即时间依赖性。对于黏弹性非塑性固体,若把变形的时间坐标延长,会发现材料将回复至弹性状态。塑性是指材料的永久变形。印刷压区的接触时间以毫秒计,因此,辊面材料、纸张可能表现为黏弹性,压区的压力分布界于弹性和黏性之间。压区内辊面的压力和变形,可用三参数模型描述[9]

此即是所谓的扩展MAXWELL模型,η=0时材料回到弹性状态,E1=0,E2=∞ 时材料回到黏性状态,若把弹性分量比作弹簧,黏性分量比作活塞,可用一模拟量模型描述,如图3-3所示。

图3-3 橡胶黏弹性特征的模拟量模型

模型中,压力分布由弹性余弦分量、黏性正弦分量、黏弹性松弛分量组成。

速度接近于零时,黏性项和黏弹性项消失,压区表现为弹性状态。辊面材料的性质表现为速度提高时材料表面变挺(图3-4中,求和曲线的最高值,大于余弦曲线的最高值),由于黏弹性作用,最高点往压区入口侧移动,同时黏性作用比例、松弛的重要性增加,使压区变窄。

图3-4 假设变形分布为余弦函数(左)时黏弹性压区的压力分布(右),若压力分布亦为余弦函数,此则同样适用于变形分布

弹性印刷压区内,松弛的时间等于零,指数项因此消失。实践中,表面速度增加时辊筒直径变小,即在正常生产速度材料变形没有恢复的时间。

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