Т Ю Киричок, А М Мережинська - Багатофакторне дослідження технологічного процесу тиснення фольгою на пластику - страница 1

Страницы:
1  2  3 

ВІСНИК ЖДТУ № 3 (58)

Технічні науки

УДК 655.0

Т.Ю. Киричок, к.т.н., доц. А.М. Мережинська, магістр

Національний технічний університет України «КПІ»

БАГАТОФАКТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ТИСНЕННЯ ФОЛЬГОЮ НА ПЛАСТИКУ

Проведено багатофакторне експериментальне дослідження технологічного процесу тиснення фольгою на пластику з використанням металевих кліше. Розроблено алгоритм визначення оптимальних параметрів технологічного процесу за методом найкращої альтернативи.

Постановка проблеми. Тиснення (фольгою, блінтові та конгревне) можна віднести до найбільш популярних методів оздоблення пластикових виробів [1]. Тиснення фольгою може здійснюватися практично по будь-яких видах пластику та використовується для пластику найбільш широко з усіх видів тиснення через низку переваг: отримання металевого блиску при тисненні фольгою; надання рельєфу зображенню [2, 3].

Основними параметрами процесу тиснення, які впливають на якість отримуваних відбитків, є тиск, час тиснення та температура нагрівання штампа [2, 3].

Знаходження оптимального співвідношення між цими параметрами - основне завдання, яке доводиться вирішувати для отримання найвищих показників якості при тисненні поліграфічною фольгою [2, 4]. Тому визначення оптимального співвідношення технологічних факторів тиснення фольгою є актуальною задачею.

Аналіз останніх досліджень. Тиск залежить від типу тиснення, виду зображення і характеристик матеріалу, який піддається тисненню. Його величина в середньому складає 3000 Н/см2. При тисненні фольгою тиск повинен забезпечити надійне закріплення фарбового шару фольги і отримання чітких контурів графічних елементів зображення при мінімальній глибині тиснення [4]. Необхідне зусилля для тиснення фольгою залежить від мікронерівностей задруковуваної поверхні, її щільності й жорсткості матеріалу, тому для тиснення шорстких матеріалів потрібний більший тиск, ніж для тиснення гладких матеріалів. Крім цього, збільшувати тиск доводиться при великій площі друкуючих елементів штампа і при роботі з твердими матеріалами [5]. Недостатня величина тиску між кліше, фольгою та задруковуваним матеріалом може призвести до неповного переходу фарбового шару з основи поліграфічної фольги. А надлишок тиску призводить до надлишку фарбового шару на пробільних елементах зображення. Надмірний тиск також викликає зменшення блиску металізованої фольги [4, 6].

Нагрівання штампа сприяє полегшенню пластичної деформації матеріалу і зниженню тиску тиснення. Тому при рельєфному тисненні нагрівання може бути максимально можливим, але природно, що воно не має перевищувати температуру плавлення або горіння матеріалу. При гарячому тисненні фольгою нагрівання вибирається виходячи з температури, при якій відбувається повне відділення фарбового шару від основи фольги [6].

Для якісної передачі зображення необхідно підтримувати в суворо визначених межах температуру кліше [7]. Недостатня температура призводить до неповної передачі фарбового шару фольги на виріб, а перегрів кліше - до змін кольору та втрати дрібних елементів і блиску зображення на відбитку. Молочний колір фольги свідчить про коливання температури під час тиснення [6, 7]. Несприятливою умовою є утворення газів, пов'язане з занадто високою температурою. Лак фольги для тиснення чи лаки та фарби, що вже знаходяться на задруковуваному матеріалі, вивільняють гази, які можуть створювати дірчасте зображення. Подібне дефектне зображення також може виникати при надто довгому контакті нагрітого штампа з матеріалом [8]. Третім фактором, що впливає на якість тиснення фольгою, є час контакту кліше з фольгою і задруковуваним виробом. Він впливає на ступінь приклеювання фольги до задруковуваного матеріалу та чіткість контурів.

Час тиснення знаходиться у тісному взаємозв'язку з температурою тиснення і при неоптимальному регулюванні має аналогічний вплив. Короткий час тиснення фольгою сприяє підвищенню продуктивності. У автоматичних пресах для тиснення час контакту може регулюватись в межах сотих часток секунди [9, 10].

Мета роботи. Експериментальне дослідження мало на меті визначення оптимального співвідношення технологічних факторів процесу тиснення фольгою на пластику, яке забезпечує високу якість отримуваного зображення.

Викладення основного матеріалу. Результати проведених досліджень. Серія експериментальних досліджень проводилась на друкарсько-позолотному пресі марки ПЗ-1М [11] з використанням золотої фольги S100 та чотирьох видів заготовок із аркушевого ЕКО-поліпропілену: білого - товщиною 0,3 мм; 0,4 мм; 0,5 мм та чорного - товщиною 0,5 мм. Цей вид пластику належить до кристалічних

48   © Т.Ю. Киричок, А.М. Мережинська, 2011

(ізотактичних) полімерів та має високу температуру плавлення, завдяки чому зберігає форму та гарні механічні властивості до температури 130 °С; він міцний, гнучкий, зносостійкий, ергономічний, легко очищується, має антистатичну обробку, має стійкість до стирання, придатний для офсетного друку, висікання, різання, бігування, гарячого тиснення та інших видів механічної обробки [12].

Для дослідження використовувались два види металевих штампів - з латуні та магнію - товщиною 3,7 мм.

В ході проведення дослідження було зафіксовано середнє значення тиску, прийняте за оптимальне -3000 Н/см2 [11].

Регулювались такі технологічні режими тиснення, як температура нагрівання штампа (в діапазоні значень 80-130 °С) та час контакту кліше з пластиком (0,5 с або 1 с).

Технологічні параметри досліджених експериментальних зразків (характеристики матеріалу, режими тиснення, матеріал кліше) надано в таблиці 1.

З метою визначення оптимальних технологічних режимів тиснення було проведено експертне опитування. На першому етапі кожному з семи експертів рівної компетентності [13] було запропоновано оцінити кожен зразок за шкалою від 1 до 10 (найвищий бал - 10).

Після проведення опитування було розраховано середній бал для кожного експериментального зразка (табл. 1), який обчислювався за формулою:

(1)

N

І'сеР

л m

=1X X

m ы

де Nj сер - середній бал для кожного з експериментальних зразків Xj m - кількість експертів; Sj -сумарний бал експертних оцінок для кожного зразка. У результаті отримано Nj сер = 1,14-9,71.

Під час проведення багатофакторних експериментів виникає задача відсіювання варіантів, тобто з n експериментальних зразків необхідно виділити n0, для яких Nj сер перевищує певну експертну оцінку. Для даного дослідження обрано Nj сер > 7 балів. У результаті відсіювання було виділено 14 зразків. Оптимальні технологічні режими були встановлені з використанням методу знаходження найкращої альтернативи [14], відповідно до якого для порівняння різних альтернатив та вибору найкращої з них спочатку обирають певну сукупність властивостей оцінюваних альтернатив і будують їх кількісну міру (оцінку), за значеннями якої можна порівнювати альтернативи між собою і обирати найкращу.

Постановка задачі 1. Було визначено, що наступні параметри є критеріями якості для тиснення [10], тобто задано критерії, за якими здійснюється вибір серед альтернатив (Rj, j = 1, n) [10]:

1) R1 - повнота переходу фарбового шару з основи фольги (Пфш);

2) R2 - чіткість контурів елементів зображення (Чконт);

3) R3 - продруковуваність дрібних елементів зображення (Дел);

4) R4 - зміни блиску та кольору металізованої фольги (Ф);

5) R5 - наявність надлишку фарбового шару на пробільних елементах зображення (Нфш);

6) R6 - наявність точкових пробілів на відбитку (Пточк);

7) R7 - наявність деформації матеріалу внаслідок тиснення (Дматер).

Для визначення ваги цих параметрів було використано метод експертних оцінок, за допомогою якого було визначено ті чи інші пріоритети з точки зору "Важливо-неважливо" за наступною методикою: параметр оцінки з точки зору експерта "Найбільш важливий" позначається значком ">"; "Менш важливий" - "<"; "Еквівалентний" - "=" [13]. Сума параметрів aj заносилася до матриці експертних оцінок для кожної пари: 1,5 при X > X/;

1,0 при X = Xj; 0,5 при X < Xj. Далі матриці всіх експертів було просумовано та занесено до матриці експертних оцінок (табл. 2).

Постановка задачі 2. Задано множину допустимих альтернатив, з яких робиться вибір - n0 = 14. Розглянуто такі альтернативи (експериментальні зразки) для визначення оптимальних режимів тиснення фольгою на пластику: Х25, Х27, Х37, Х38, Х39, Х40, Х41, Х42, Х43, Х44, Х45, Х46, Х47, Х48.

За допомогою методу експертних оцінок та діаграми Парето визначені вагові коефіцієнти важливості

n

кожного   критерію   (wj >   0,   Xwj = 1):   w1   =   0,15;   w2  =   0,14;   w3  =   0,16;   w4  = 0,12;

j=1

w5 = 0,14; w6 = 0,11; w7 = 0,18. Слід зазначити, що всі критерії є якісними. Необхідно знайти найкращу альтернативу для всіх критеріїв.

Технологічні параметри досліджуваних експериментальних зразків

Таблиця 1

[омер разка

ft св

е ак

Технологічний режим

та

овщи на (мм) ласти

атері ал

[омер

Q ОТ^ Q

 

Технологічний режим

3    Р    Св    S !

атері ал

ліше

ВІСНИК ЖДТУ № 3 (58)

Технічні науки

 

 

Температура нагрівання, °С

Час контакту, с

 

 

 

 

Температура нагрівання, °С

Час контакту, с

 

 

Х1

1,29

80

0,5

Б; 0,3

Л

Х37

7,00

115

0,5

Б; 0,3

М

Х2

1,14

 

 

Ч; 0,5

 

Х38

8,14

 

 

Б; 0,4

 

Х3

1,57

 

1,0

Б; 0,3

 

Х39

9,71

 

 

Б; 0,5

 

Х4

1,43

 

 

Ч; 0,5

 

Х40

9,00

 

 

Ч; 0,5

 

Х5

2,29

90

0,5

Б; 0,3

Л

Х41

9,14

 

1,0

Б; 0,3

Л

Х6

1,71

 

 

Ч; 0,5

 

Х42

9,57

 

 

Б; 0,4

 

Х7

2,86

 

1,0

Б; 0,3

 

Х43

9,71

 

 

Б; 0,5

 

Х8

2,29

 

 

Ч; 0,5

 

Х44

8,00

 

 

Ч; 0,5

 

Х9

2,43

100

0,5

Б; 0,3

Л

Х45

8,43

 

 

Б; 0,3

М

Х10

2,29

 

 

Ч; 0,5

 

Х46

9,57

 

 

Б; 0,4

 

Х11

3,43

 

 

Б; 0,3

М

Х47

9,14

 

 

Б; 0,5

 

Х12

3,43

 

 

Ч; 0,5

 

Х48

8,71

 

 

Ч; 0,5

 

Х13

4,43

 

1,0

Б; 0,3

Л

Х49

5,86

120

0,5

Б; 0,3

Л

Х14

3,86

 

 

Ч; 0,5

 

Х50

4,86

 

 

Б; 0,4

 

Х15

4,71

 

 

Б; 0,3

М

Х51

4,43

 

 

Б; 0,5

 

Х16

4,00

 

 

Ч; 0,5

 

Х52

4,00

 

 

Ч; 0,5

 

Х17

4,00

110

0,5

Б; 0,3

Л

Х53

6,29

 

 

Б; 0,3

М

Х18

4,14

 

 

Б; 0,4

 

Х54

5,57

 

 

Б; 0,4

 

Х19

4,00

 

 

Б; 0,5

 

Х55

5,14

 

 

Б; 0,5

 

Х20

3,57

 

 

Ч; 0,5

 

Х56

4,71

 

 

Ч; 0,5

 

Х21

4,86

 

 

Б; 0,3

М

Х57

3,43

 

1,0

Б; 0,3

Л

Х22

4,43

 

 

Б; 0,4

 

Х58

4,57

 

 

Б; 0,4

 

Х23

4,29

 

 

Б; 0,5

 

Х59

5,71

 

 

Б; 0,5

 

Х24

3,86

 

 

Ч; 0,5

 

Х60

4,71

 

 

Ч; 0,5

 

Х25

7,14

 

1,0

Б; 0,3

Л

Х61

4,86

 

 

Б; 0,3

М

Х26

5,00

 

 

Б; 0,4

 

Х62

5,00

 

 

Б; 0,4

 

Х27

7,29

 

 

Б; 0,5

 

Х63

5,43

 

 

Б; 0,5

 

Х28

4,86

 

 

Ч; 0,5

 

Х64

5,00

 

 

Ч; 0,5

 

Х29

6,71

 

 

Б; 0,3

М

Х65

4,29

125

0,5

Б; 0,3

Л

Х30

6,00

 

 

Б; 0,4

 

Х66

4,43

 

 

Ч; 0,5

 

Х31

5,86

 

 

Б; 0,5

 

Х67

4,57

 

 

Б; 0,3

М

Х32

5,29

 

 

Ч; 0,5

 

Х68

3,43

 

 

Ч; 0,5

 

Х33

4,57

115

0,5

Б; 0,3

Л

Х69

3,43

 

1,0

Б; 0,3

Л

Х34

4,00

 

 

Б; 0,4

 

Х70

3,71

 

 

Ч; 0,5

 

Х35

3,86

 

 

Б; 0,5

 

Х71

3,71

 

 

Б; 0,3

М

Х36

3,57

 

 

Ч; 0,5

 

Х72

4,29

 

Ч; 0,5

 

Примітка: 1) Колір пластику: Б - білий; Ч - чорний; 2) Матеріал кліше: Л - латунь; М - магній

Для вирішення сформульованого завдання багатокритеріального вибору потрібно обрати ефективний спосіб згортки векторного критерію в скалярний [14].

Перший спосіб згортки: Q1 = R1 П.. П Rj.. П Rn - береться перетин заданих співвідношень переваги.

n

Другий спосіб - згортка вихідних відношень Rj у вигляді суми: Q2 =^ wjRj . Необхідно знайти

j=1

найкращу альтернативу за обома згортками.

Таблиця 2

Матриця експертних оцінок

 

фш)

Xj конт)

Xj ел)

Xj (Ф)

Xj

Страницы:
1  2  3 


Похожие статьи

Т Ю Киричок, А М Мережинська - Багатофакторне дослідження технологічного процесу тиснення фольгою на пластику