Моделирование технологических процессов для получения оттисков горячего тиснения

Содержание

Введение 5

1. Описание проводимых экспериментов 6

2. Математическое моделирование 8

Заключение 11

Список использованной литературы 12

Приложение 1 13

Приложение 2 14

Приложение 3 15

Приложение 4 17

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большое внимание уделяется качеству печати, брошюровочно-переплетным процессам, дизайну печатной продукции.

К брошюровочно-переплётным процессам  относится тиснение. Вообще, тиснение — это вид нанесения, при котором  с помощью клише и фольги (или  краски) на изделие наносится изображение. Основу технологии составляет обработка поверхности температурой и давлением. Горячее тиснение — отделочный процесс, который характеризуется тем, что изображение или текст наносится при высокой температуре.

Горячее тиснение используется в основном для персонализации сувенирной продукции, нанесения логотипа на изделия из кожи, кожзаменителя, ткани, бумаги, картона, дерева, пленки и пластика. Горячее тиснение применимо для ежедневников, планнингов, визитниц, записных книжек, открыток, этикеток, переплетов дорогих изданий и так далее.

Горячее тиснение имеет, как и каждый вид нанесения, свои плюсы и минусы. Преимуществом этой технологии является то, что она может передать металлический блеск, придать логотипу рельеф, причём как вогнутый, так и выпуклый, существенно изменить внешний вид изделия.

Правда, горячее тиснение не дает возможности  печатать полноцветные изображения, передавать полутона и оттенки и отображать плавные переходы цветов. К тому же при тиснении очень мелкие детали и тонкие линии могут плохо  воспроизводиться.

Технология горячего тиснения известна уже давно. Причем она активно используется и по сей день. Сейчас этот способ нанесения нашел свое применение как в рекламно-сувенирном бизнесе, так и в других отраслях человеческой деятельности. К этому эффектному декоративному приему сегодня обращаются очень часто, поскольку он может придать обычным изделиям неповторимый индивидуальный вид при достаточно небольших материальных затратах [1].

 

1. ОПИСАНИЕ ПРОВОДИМЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Для выполнения курсовой работы согласно теме проводился эксперимент, который заключался в получении оттисков горячего тиснения на различных материалах при различной температуре. Для проведения эксперимента были выбраны образцы:

• Картон 0,8 мм.
• Офсетная бумага 80 г/м²
• Газетная бумага 48,8 г/м².
• Мелованная бумага 200 г/м².
• Переплетный ПВХ материал на бумажной основе (бумвинил).
• Пачечная бумага 190 г/м².

На каждом образце (лист формата А4) было сделано по 5 оттисков при различной температуре.

Температура: 80 °С, 90 °С, 100 °С, 110 °С, 120 °С.

Оттиски были получены на тигельном печатно-позолотном прессе «БПП-75». Образцы оттисков представлены в приложении 1.

Печатно-позолотный пресс БПП-75 предназначен для бескрасочного  тиснения, печатания переплетными красками и тиснения фольгой на переплетных крышках, а также для печатания текстовой, бланочной и простой цветной продукции с линиатурой растра до 30 лин/см. Печатно-позолотный пресс БПП-75 — полуавтомат, так как подают переплетные крышки и снимают их после печатания или тиснения вручную [2]. Технические характеристики см. приложение 2.

Так же использовалась фольга для горячего тиснения «STARFOIL» (Китай). Она применяется для широкого спектра работ при производстве полиграфической продукции, упаковки из картона и различных полимерных материалов.

Металлизированная фольга бывает нескольких типов, каждый из которых имеет отличительные особенности.

Выбор фольги зависит от типа покрываемой поверхности, устойчивости материала к высокой  температуре, вида изображения, которое  необходимо тиснить, и также имеет значение тип оборудования [3].

Производитель даёт технические условия использования  фольги для разного типа оборудования. (см. табл. 1.1)

Таблица 1.1

Технические условия использования 
(для разного типа оборудования)

Тигельный пресс	Плоскопечатный пресс (stop-cylinder)	Ротационная машина
100-140oC	130-160oC	190-215oC
0,5 с	0,5 с	0,4 с
до 5 кгс/м2	до 4 кгс/м2	до 3 кгс/м2

 

После получения  печатных оттисков был проведён экспертный опрос о качестве полученных оттисков. Для опроса были выбраны 6 экспертов. Каждый из экспертов присвоил каждому оттиску ранговые числа от 1 до 5. Ранг 1 присваивался наиболее качественному отпечатку. Ранг 5 – наименее качественному. Качественным считался оттиск, на котором фольга припечаталась к поверхности образцов полностью, т.е. не были заметны пробелы. Результаты опроса представлены в приложении 3.

 

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Для построения графиков зависимостей средних оценок экспертов от температуры был  использован математический пакет  MathCAD. Графики показывают изменение качества тиснения от температуры. В качестве графика функции была выбрана парабола, так как при низкой температуре качество тиснения плохое. Далее при увеличении температуры, в рекомендуемом диапазоне, качество улучшается. После превышения рекомендуемого диапазона температур качество тиснения опять ухудшается [3].

При моделировании  в программе MathCad были совершены следующие действия для построения заданных зависимостей:

1. задаются значения исходных данных;
2. рассчитываются средние значения аргументов, при которых вычисляется интерполирующая функция;
3. для построения интерполирующей функции исходных данных используется функция regress, которая основана на методе наименьших квадратов. (описание метода см. ниже) [4];

(2.1)

где a ― вектор действительных значений аргумента,

s ― вектор действительных данных значений,

2 ― степень интерполирующей функции;

4. выводится матрица коэффициентов для построения интерполирующей функции [4];

А=(…)

(2.2)

 

5. присваивается f(x) функция interp для построения результата интерполирующей функции [4];

(2.3)

где a ― вектор значений аргумента,

s ― вектор действительных данных значений,

x ― значение аргумента, при котором вычисляется интерполирующая функция;

6. для нахождения пересечения наибольшего допустимого значения средней оценки эксперта и аппроксимирующей функции используется функция root [4]

(2.4)

 

где f(x) ― функция определенная на графике.

В результате были получены интервалы температур в которых выполняется качественное тиснение.

В качестве наибольших допустимых значений средних значений экспертов было принято значение 2,5, так как при этом значении качество тиснения можно считать достаточным и соответствующим требованиям заказчика.

Таким образом были получены зависимости для всех материалов. расчеты и графики зависимостей см. приложение 4.

Описание метода наименьших квадратов: сумма квадратов разностей между экспериментальным y_i и теоретическим f(x_i) значениями должна быть минимальной [4]:

(2.5)

Так как в качестве аппроксимирующей функции будет выступать парабола (2.6):

f(x) =  a0 + a1 x + a2 x2.

(2.6)

 

Подставив F(x) из (2.6) в (2.5) получим:

(2.7)

Далее найдем частные производные  выражения (2.7) по искомым коэффициентам a₀, a₁, a₂. Приравняв эти производные к нулю, получим в результате систему уравнений (2.8):

(2.8)

Полученная система легко решается в матричном виде (2.9):

X = A-1·B,

(2.9)

где X — это искомый вектор, A — матрица коэффициентов при неизвестных, B — вектор–столбец правой части уравнений системы.

Для сравнения аппроксимирующих функций помещаем их на одну координатную ось.

Аппроксимирующие функции для  различных запечатываемых материалов

1 — для пачечной; 2 — для офсетной; 3 — для переплетного материала; 4 — для мелованной;

5 — для картона; 6 — для газетной.

Рис. 2.2 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы был проведён экспертный опрос о качестве тиснения зависящем от температуры. Если температура слишком низкая, то фольга плохо припечатывается к образцам. Если слишком высокая — то фольга начинает плавится.

С помощью пакета MathCAD на основе экспериментальных данных были получены зависимости качества тиснения от температуры:

f₁(x) = 45,667 – 0,794x + 0,003571x²

f₂(x) = 43,667 – 0,762x + 0,003452x²

f₃(x) = 31,667 – 0,509x + 0,002143x²

f₄(x) = 26,3 – 0,391x + 0,001548x²

f₅(x) = 20,167 – 0,26x + 0,0009524x²

f₆(x) = 23,993 – 0,359x + 0,001429x²

Также были получены интервалы температур, которые соответствуют качественному тиснение. Так для газетной бумаги 48,8 г/м² качественное тиснение можно получить в интервале температур [95; 120]; для картона 0,8 мм. — [95; 120]; для мелованной бумаги 200 г/м² — [100; 120]; для офсетной бумаги 80 г/м² — [105; 120]; для пачечной бумаги 190 г/м² — [110; 120]; для переплетного материала — [100; 120]. Из интервалов видно, что у более пористых материалов качественное тиснение можно получить при более низких температурах, это обусловлено их лучшими адгезионными способностями. Также следует отметить, что если использовать значения ближе к левой границе интервала, то качество тиснения никак не пострадает, но зато будет затрачено меньше электроэнергии, что приведет к снижению себестоимости продукции.

 

Список использованной литературы

1. Тиснение "горячее" и не только... // ipages.ru [Электронный ресурс]. ― 2009-2011 ― Режим доступа: http://www.ipages.ru/index.php?ref_item_id=5455&ref-_dl=1. — Дата доступа: 15.11.2011.

2. Пресс тигельный позолотный БПП- 75 // ua.all.biz товары и услуги [Электронный ресурс]. ― 2010-2011 ― Режим доступа: http://www.ua.all.biz/g28-3595/. ― Дата доступа: 15.11.2011.

3. Фольга // Компания «БИРОТИКС-КОМ» ООО [Электронный ресурс]. ― 2000-2011 ― Режим доступа: http://www.birotix.com.ua/folga.php. ― Дата доступа: 15.11.2011.

4. Долгова Т. А. Методы моделирования полиграфических процессов: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений по полиграфическим специальностям. ― Мн.: БГТУ, 2009. ― 166 с.

 

Приложение 1

образцы

 

Приложение 2

Технические харрактеристики 

БПП-75 Тигельный пресс

ПРЕСС ПЕЧАТНО-ПОЗОЛОТНЫЙ Подача бумаги Ручная Плотность бумаги, г/м2 Любая Максимальный формат штанцевания, мм 340 x 470 Внутренний размер заключной рамки, мм 310 x 447 Максимальная скорость работы (обеспечивается шкивом эл. двигателя), цикл/час (цикл/мин) 1500 (25) Регулирование скорости Нет Автоматизированные операции: а) протяжка фольги с заданным шагом;  б) счет количества ударов. Толщина переплетных крышек для тиснения, мм  ·  минимальная ·  максимальная     0,4 4,0 Максимальная глубина оттиска, мм, при толщине картона:  - до 2 мм  - свыше 2 мм   0,2 0,3 Максимальная площадь печатающих элементов штампа (при глубине тиснения 0,3 мм), см2   75 Максимальный шаг подачи фольги, мм 290 Рост штампа, мм 4,0 Обслуживающий персонал, чел 1 Мощность электронагревателей штампа, кВт 3,0

 

ПРИЛОЖЕНИЕ  3

Эксперт №1

Материал	Температура
	80	90	100	110	120
Картон 0,8 мм	5	3	3	4	1
офсет 80 гр/м2	5	3	1	1	1
Газетная 48,8 гр/м2	5	3	2	2	2
меловка 200 гр/м2	4	2	1	1	1
Переплётный материал	3	2	2	1	1
пачечная 190 гр/м2	5	4	3	2	2