Printer Friendly

Friction properties of inkjet and flexographic prints on different papers/Rasaliniu ir fleksografiniu atspaudu ant skirtingu popieriu trinties savybes.

Ivadas

Trinties reiskiniai yra svarbus tiek technikoje, tiek kasdieniame gyvenime. Kai kuriais atvejais reikalinga didele trintis, o kitais atvejais trintis mazina procesu efektyvuma, didina energijos suvartojima, yra greitesnio dylimo priezastis, ir reikia ja mazinti. Panasiai reikalavimai trinciai skiriasi ir kai kalbama apie popieriu. Didelis kinetines trinties koeficientas pageidaujamas formuojant ritini ir tolesniame jo apdorojimo procese. Taip pat tai svarbu isoriniam ritiniu stabdymo procesui spausdinimo masinose. Didelis statines trinties koeficientas reikalingas popieriaus ritiniu pakelimo procese, kad jie neissivyniotu ir kt. (Borch et al. 2002).

Trintis yra svarbi ne tik popieriaus gamybos procesuose, bet ir gaminiams is jo (Garoff et al. 2002; Back 1991). Kaip pavyzdys--didele trintis yra reikalinga tarp pakavimo maiseliu ar dezuciu, supakuotu i gofro kartono dezes transportuojant ar sandeliuojant (Singleton, Allan 1997). Trintis lemia kai kuriuos spausdinimo masinu darbo trikdzius paduodant popieriu is rietuves ir transportuojant ji per sekcijas. Sie parametrai taip pat yra svarbus spausdintuvuose, kuriuose popierius ar atspaudai paduodami frikciniais mechanizmais. Dazna problema, su kuria susiduriama popieriaus padavimo sekcijoje, dvieju lapu, ypac kreidinio popieriaus, padavimas. Tai aktualu, nes kreidinis popierius vis daugiau naudojamas del aukstos spaudiniu kokybes (Enomae et al. 2006; Borch 1993).

Popieriaus i popieriu ir popieriaus i metala trintis tirta daugelyje darbu, kurie apibendrinti (Borch et al. 2002; Niskannen 2008). Nors siekiant issamiai apibudinti popieriaus trinties savybes reiketu tirti statini ir kinetini trinties koeficientus (T 549 om-01:2008; ISO EN ISO 8295:2004; ASTM D-1894-75), dazniausiai tirtos statinio trinties koeficiento priklausomybes nuo popieriaus sudeties, jo pavirsiaus apdorojimo, popieriaus siurkstumo ir pan.

Kaip ir daugumos medziagu, popieriaus statinis trinties koeficientas visada didesnis uz kinetini trinties koeficienta. Isimtis kai kurios kreidinio popieriaus rusys, kai yra atvirksciai (Niskannen 2008). Popieriaus trinties koeficiento verte priklauso nuo dvieju faktoriu--pavirsiu adhezijos ir pavirsiaus nelygumo deformacijos. Siu faktoriu indelis nagrinetas daugelyje darbu, referuotu (Niskannen 2008), taciau, kuris faktorius dominuoja, nera nustatyta. Pvz., vienuose darbuose nurodoma, kad glotnaus pavirsiaus popieriaus trintis yra didesne, o kituose, kad popieriaus trintis mazai priklauso nuo jo siurkstumo (Johansson et al. 1998). Kai yra spausdinama ant popieriaus, keiciasi ir adhezines savybes, ir popieriaus pavirsius, tai turetu keistis trinties savybes. Deja, publikaciju, kuriose butu tirtos atspaudu ant popieriaus trinties savybes, isskyrus (Grigaliuniene et al. 2013), nebuvo rasta. Kadangi praktiniu poziuriu yra svarbi butent atspaudu trintis, siame darbe buvo tirta trintis tarp atspaudu ir tarp atspaudu ir popieriaus. Tyrimas atliktas su pagrindiniu rusiu popieriais (nedengtais, kreidiniais ir su specialia danga), ant kuriu buvo spausdinama fleksografine spauda, kuri placiai taikoma pakuotems gaminti, ir kasdieniniame gyvenime bei pramoneje taikoma rasaline spauda.

Tyrimo metodika

Tyrimai atlikti su skirtingos strukturos bei gramaturos popieriais: kreidiniu, nekreidiniu, specialiu popieriumi fotografijoms spausdinti (toliau fotografiniu popieriumi). Skaitmenines spaudos (rasaliniai) atspaudai daryti rasaliniu spausdintuvu "Epson L800" spausdinant istisinius laukus viena spalva (juoda K) ir visomis keturiomis spalvomis (zydra C, purpurine M, geltona Y ir juoda K, toliau CMYK). Fleksografiniai vienos spalvos atspaudai buvo imituojami dengiant popieriu naudojant aniloksinius volelius, kuriu pavirsinis turis 39,1; 16,6; 10,2 ir 4,3 [cm.sup.3]/[m.sup.2]. Popieriu ir atspaudu siurkstumas buvo matuojamas Parker Print Surface (PPS) metodu (ISO 8791-4:2007) ir isreiskiamas mikrometrais, kurie skaiciuojami pagal oro prasiskverbima, esant 0,5 MPa slegiui. Kiekvieno popieriaus ar atspaudo lapas buvo matuojamas 10 vietu ir siurkstumo verte yra aritmetinis matavimu vidurkis. Statiniai ir kinetiniai trinties tarp popieriaus bei popieriaus, tarp popieriaus ir atspaudo bei tarp atspaudo ir atspaudo koeficientai buvo matuojami Thwining--Albert FPDAS 1.0.0.1 horizontaliosios plokstumos trinties matavimo irenginiu (1 pav.). Trinties koeficientai nustatomi is "roguciu" traukimo jegos (toliau trinties jega) kaitos (2 pav.): statinio trinties koeficiento (STK) verte skaiciuojama prietaiso kompiuterio pagal didziausiaja trinties jegos verte, o kinetinio trinties koeficiento (KTK) verte--pagal jega, kai jos verte tampa stabili. Matavimai atlikti pastoviu 100 mm/min slydimo greiciu keiciant apkrova, t. y. slegi tarp slystanciu pavirsiu. Kadangi tikras kontakto tarp pavirsiu plotas nera zinomas, tai rezultatai daugiausiai pateikti pazymint tik apkrova ("roguciu" matmenys 40x40 mm).

Tyrimu rezultatai ir aptarimas

Spausdinimas rasaliniu ir fleksografiniu spaudos budu keicia popieriaus trinties savybes. Rasaliniu ir fleksografiniu atspaudu trinties savybiu pokyciai yra skirting bei priklauso taip pat nuo popieriaus rusies. Kai kurie statinio (STK) ir kinetinio (KTK) trinties koeficientu rezultatai pateikti 3-8 pav.

KTK vertes, lyginant su STK, maziau priklauso nuo apkrovos, bet visais atvejais matomas nedidelis mazejimas (3-8 pav.). Siuo atveju situacija kitokia--"rogutes" turi iveikti nedeformuotus pavirsiaus nelygumus ir slegio itaka yra maza.

STK vertes mazeja didejant apkrovai (slegiui) visais atvejais (3-8 pav.), o dazai, padenge popieriaus pavirsiu, is esmes nekeicia sios priklausomybes. STK vertes mazejimas gali buti aiskinamas atsizvelgiant i adhezijos vaidmeni ir deformacijos faktorius. Deformacijos sandas priklauso nuo pavirsiaus nelygumu kiekio ir ju pasipriesinimo. Tai reiskia, kad trintis priklauso nuo pavirsiaus siurkstumo. Pavirsiaus efektyvusis siurkstumas mazeja didejant slegiui, ir pavirsiu frikciniu kontaktu kiekis dideja. Tai turetu didinti trinti. Didejant frikciniu kontaktu plotui dideja ir adhezijos indelis. Taciau sis plotas dideja leciau nei slegis ir tai lemia, kad trinties koeficientas (trinties jegos ir normaliosios spaudimo jegos santykis) mazeja didejant apkrovai (slegiui).

Rasaliniu ir fleksografiniu atspaudu ant skirtingu rusiu popieriaus esant skirtingoms apkrovoms (slegiui) grafiku lyginimas rodo, kad statinis trinties koeficentas visais atvejais (tarp popieriaus ir popieriaus, tarp popieriaus ir atspaudo, tarp atspaudo ir atspaudo) yra didesnis uz kinetini trinties koeficenta, kaip ir buvo tiketasi. Nors pasitaike viena isimtis: rasaliniu atspaudu ant fotografinio popieriaus STK vertes tampa mazesnes didejant apkrovai (5 ir 6 pav.). Panasus efektai buvo skelbti kai kurioms kreidinio popieriaus rusims (Niskannen 2008) ir plastikams (ISO EN ISO 8295:2004). Fotografinis popierius Lomond yra is esmes kreidinis popierius ir galima teigti, kad kreidos sluoksnis yra atsakingas uz netradicini efekta, bet sis efektas reikalauja detalesniu tyrimu.

Statinio ir kinetinio trinties koeficientu vertes taip pat priklauso nuo slydimo pavirsiu. Jei kalbesime apie rasalinius atspaudus, tai cia didziausiosios STK ir KTK koeficientu vertes yra tarp atspaudu ir atspaudu (3-6 pav.), o maziausiosios tarp popieriaus ir popieriaus. Viena is padidejusios trinties priezasciu galetu buti didesnis nei popieriaus atspaudu siurkstumas. Analizavus rasaliniu atspaudu pavirsiaus siurkstuma (9 pav.), si prielaida ne visada pasitvirtina. Tik nekreidiniu atspaudu siurkstumas yra didesnis, o atspaudu ant fotografinio popieriaus siurkstumas yra beveik toks pat, kaip ir sio popieriaus be atspaudu. Reiktu pamineti, kad fleksografiniu atspaudu ant nekreidinio popieriaus siurkstumas taip pat didesnis uz popieriaus (10 pav.), taciau trinties savybes itin skiriasi nuo rasaliniu atspaudu (7-8 pav.).

Tad galima teigti, kad deformacines jegos nera svarbiausias veiksnys, o pagrindinis faktorius, turintis itakos popieriu trinties savybems, yra adhezines jegos tarp popieriaus ir dazu ir tarp dazu sluoksniu. Tas pat yra nustatyta daugumai popieriu (Niskannen 2008).

Isanalizavus grafikus galima teigti, kad statiniu ir kinetiniu trinties koeficientu vertes yra skirtingos fleksografiniams ir rasaliniams atspaudams. Pasirinktas spaudos budas turi itakos trinties savybems. Fleksografiniu atspaudu ant nekreidinio popieriaus "4CC" trintis yra mazesne uz popieriaus (7 pav.), priesingai nei rasaliniu atspaudu (3 pav.). Cia zinoma itakos turi skirtinga rasaliniu dazu bei fleskografiniu dazu (50% sudaro vanduo) sudetis ir skirtinga saveika su popieriumi. Net vienas dazu sluoksnis itin padidina popieriaus pavirsiaus siurkstuma ir lemia didesne trinti.

Isvados

Rasaliniu atspaudu trinties savybes skiriasi nuo fleksografiniu atspaudu trinties savybiu: rasaliniu atspaudu trinties koeficientai mazesni ne tik uz fleksografiniu atspaudu, bet ir uz trinties popierius i popieriu trinties koeficientus. Na o rasaliniu atspaudu net vienas dazu sluoksnis padidina statini ir kinetini trinties koeficienta tarp popieriaus ir atspaudo ir tarp atspaudu, lyginant su trintimi tarp popieriaus. Pavirsiaus siurkstumas taip pat kinta po spaudos proceso (abiem atvejais siurkstumas padidejo). Ir tai rodo, jog siurkstumas nera svarbiausias faktorius kalbant apie trinti tarp popieriniu pavirsiu. Didele itaka daro ir popieriaus savybes--dengimas kreidiniu sluoksniu itin keicia atspaudu trinties rodiklius.

STK vertes didesnes uz KTK vertes, tik kreidinis popierius yra isimtis, esant didesnems apkrovoms. STK ir KTK vertes mazeja didejant apkrovai. Tokia priklausomybe nustatyta abieju spaudos budu atspaudams ir sietina su popieriaus fizikinemis savybemis, taip pat reikalauja detalesnio tyrinejimo.

Caption: Fig. 1. Scheme for a device measuring horizontal plane friction

1 pav. Horizontaliosios plokstumos trinties matavimo irenginio schema (Garoff 2002)

Caption: Fig. 2. A change in sled pulling force (friction force) during sliding and the determination of static and kinetic coefficients of friction

2 pav. "Roguciu" tempimo jegos kaita per tam tikra laika ir statinio bei kinetinio trinties koeficientu verciu nustatymas

Caption: Fig. 3. Inkjet prints, paper "4CC". The dependence of static (SCOF) and kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

3 pav. Rasaliniai atspaudai, popierius "4CC". Statinio (STK) ir kinetinio (KTK) koeficientu priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 4. Inkjet prints, paper Maxi offset. The dependence of static (SCOF) and kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

4 pav. Rasaliniai atspaudai, popierius Maxi offset. Statinio (STK) ir kinetinio (KTK) koeficientu priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 5. Inkjet prints, photopaper Lomond. The dependence of kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

5 pav. Rasaliniai atspaudai, fotografinis popierius Lomond. Statinio (STK) koeficiento priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 6. Inkjet prints, photopaper Lomond. The dependence of kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

6 pav. Rasaliniai atspaudai, fotografinis popierius Lomond. Kinetinio (KTK) koeficiento priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 7. Flexographic prints, paper "4CC". The dependence of static (SCOF) and kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

7 pav. Fleksografiniai atspaudai, popierius "4CC". Statinio (STK) ir kinetinio (KTK) koeficientu priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 8. Flexographic prints, paper Maxi offset. The dependence of static (SCOF) and kinetic (KCOF) coefficients of friction on load: 1--paper to paper, 2--paper to print, 3--print to print

8 pav. Fleksografiniai atspaudai, popierius Maxi offset. Statinio (STK) ir kinetinio (KTK) koeficientu priklausomybe nuo apkrovos: 1--popierius i popieriu, 2--popierius i atspauda, 3--atspaudas i atspauda

Caption: Fig. 9. PPS roughness of paper and inkjet prints. Papers: 1--photo paper Lomond, 2--uncoated "4CC", 3--uncoated Maxi offset

9 pav. Popieriaus ir rasaliniu atspaudu PPS siurkstumas. Popieriai: 1--fotografinis popierius Lomond, 2--nekreidinis "4CC", 3--nekreidinis Maxi offset

Caption: Fig. 10. PPS roughness of paper and flexographic prints. Papers: 1--photo paper Lomond, 2--uncoated "4CC", 3--uncoated Maxi offset

10 pav. Popieriaus ir fleksografiniu atspaudu PPS siurkstumas. Popieriai: 1--fotografinis popierius Lomond, 2--nekreidinis "4CC", 3--nekreidinis Maxi offset

http://dx.doi.org/10.3846/mla.2015.767

Literatura

ASTM D-1894-75. Test for static and kinetic coefficients of friction ofplastic film and sheeting, 1-15.

Back, E. 1991. Paper-to-paper and paper-to-metal friction. Kona: TAPPI, 49-65.

Borch, J.; Lyne, M. B.; Mark, R. E.; Habeger Jr., C. C. 2002. Handbook of physical testing of paper, Vol. 2. 2nd ed., revised and expanded. New York, USA: Marcel Dekker Inc. 499 p.

Borch, J. 1993. Surface characterization of communication papers, in Products of Papermaking, Tenth Fundamental Research Symposium, September 1993, Oxford, UK, 209-236.

Enomae, T.; Yamaguchi, N.; Onabe, F. 2006. Influence of coating properties on paper-to-paper friction of coated paper, Journal of Wood Science 52(6): 509-513. http://dx.doi.org/10.1007/s10086-005-0792-x

Garoff, N. 2002. The friction between paper surfaces: Doctoral thesis. Institutionen for pappers-och massateknologi, Stokholm, 1-3.

Garoff, N.; Nilvebrant, N. O.; Fellers, C. 2002. Friction of linerboard based on recycled fiber, Journal of Applied Polymer Science 85(7): 1511-1520. http://dx.doi.org/10.1002/app.10783

Grigaliuniene, S.; Sidaravicius, J.; Turla, V; Vaitasius, K.; Ragauskas, P. 2013. Investigation of the friction of different paper and prints, in Proceedings of the 18th International Conference "Mechanika",4-5 April 2013, Kaunas, Lithuania. Kaunas: Technologija, 71-76. ISSN 1822-2951.

ISO 8791-4:2007. Paper and board. Determination of roughness/ smoothness (air leak methods)--Print--surf method.

ISO EN ISO 8295:2004. Plastikai. Pleveles ir lakstai. Trinties koeficientu nustatymas (ISO 8295:1995). Plastics--Film and sheeting--Determination of the coefficients of friction.

Johansson, A.; Fellers, C.; Gundersson, D.; Haugen, U. 1998. Paper Friction-influence of measurement conditions, Tappi Journal 81(5): 175-183.

Niskannen, N. 2008. Paper physics. Finnish Paper Engineers' Association/Paperi ja Puu Oy, 106-107.

Singleton, M. C.; Allan, R. J. 1997. Factors influencing paper friction and its reproducibility: is third test best?, Appita 50(6): 481-485.

T 549 om-01:2008. Coefficients of static and kinetic friction of uncoated writing and printing paper by use of the horizontal plane method, 1-9.

Simona GRIGALIUNIENE (1), Vaida BURKAUSKAITE (2), Aura KUODE (3), Jonas SIDARAVICIUS (4), Vytautas TURLA (5) Vilniaus Gedimino technikos universitetas

El. pastas: (1) smona.grigaliuniene@vgtu.lt; (2) v.burkauskaite@gmail.com; (3) aura.kuode@gmail.com; (4) jonas.sidaravicius@vgtu.lt; 5vytautas.turla@vgtu.lt

----------

Please note: Illustration(s) are not available due to copyright restrictions.
COPYRIGHT 2014 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2014 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Author:Grigaliuniene, Simona; Burkauskaite, Vaida; Kuode, Aura; Sidaravicius, Jonas; Turla, Vytautas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Date:Dec 1, 2014
Words:2096
Previous Article:Investigation into the friction and roughness properties of prints using conventional and UV inks/UV ir iprastais dazais spausdintu atspaudu...
Next Article:Computer-based measurement kit for welding deformations/Suvirinimo deformaciju matavimo kompiuterizuotas kompleksas.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2020 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters