Флокирование

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный университет  печати

Контрольная работа по предмету

«»Математическое моделирование послепечатных процессов»

Тема: «Флокирование»

Студентки гр. 4Тпп-(кол)

Егоровой Марии

Шифр: ПЗ020п

Преподаватель: Бобров В.И.

Оглавление

Предисловие……………………………………………………………..3

История флокирования………………………………………………….4

Материалы для флокирования………………………………………….5

Равномерность ворса  по длине…………………………………………5

Соотношение длины и толщины ворса………………………………...6

Обработка ворса………………………………………………………....7

Основные требования к клеям………………………………………….8

Способы и устройства для нанесения клеев…………………………..10

Технология флокирования……………………………………………..14

Сущность электрофлокирования………………………………………15

Обурудование для получения  флокированной поверхности…………17

Технологические операции…………………………………………….19

Подготовка клея………………………………………………………….20

Подготовка флока………………………………………………………..21

Нанесение флока………………………………………………………….22

Печать флоком в полиграфии……………………………………………23

Дефекты……………………………………………………………………27

Список используемой литературы……………………………………….29

Предисловие

Флокирование - процесс  улучшения качества различных поверхностей путем нанесения адгезивов и  синтетического волокна для добавления следующих свойств:

• Эстетическое (насыщенный цвет, хорошо выглядящая поверхность вместо плоского пластика)
• Функциональное (долговечность, тепло/звуко-изоляция)
• Осязательное (текстура, комфорт и объем)
• Информационное (значок эйрбэга, нанесение логотипов)

Флокирование представляет собой технологию, с помощью которой материалу с гладкой поверхностью может быть придан текстильный вид сравнимый с бархатом.

Результат - приятное бархатистое  покрытие. Технологию сегодня оценили  и внедряют везде...

Сегоднешнее применение флокирования не знает границ. Флокировать можно буквально все: металл, дерево, керамику, текстиль, бумагу, пластик. Нужно только правильно подобрать флок и клей под конкретную основу. В зависимости от конечного применения флок может быть из разных волокон: полиамид, вискоза, акрил, полиэстер, хлопок.

Принцип процесса состоит  в следующем: на подготовленную поверхность  наносится слой адгезива (специального клеящего состава) и при помощи специального оборудования (флокатора) наносится  ворс. Но современная наука сильно подсобила технологам, подключив к процессу электростатический метод. Поверхность с клеем заземляют и под действием электростатического поля из накопителя вылетают и глубоко внедряются в клейкую основу микроскопические копья ворсинок флока, впиваясь в поверхность под прямым углом. Потом - сушка. "Бархат" получается ровный, красивый и прочный.

История флокирования

   История флокирования уходит корнями в античные времена. Еще до окончательного формирования письменности китайцы открыли технологию, предшествующую флокированию. В качестве клея они наносили смолу на текстильные изделия, затем насыпали натуральные волокна. Украшение предметов повседневного пользования и повышение на них цены было основной причиной возникновения флокирования. В ХII веке монахи Нюрнбергского монастыря использовали технологию, аналогичную китайской. В качестве клея через деревянные шаблоны наносили лак. Природные волокна, растолченные в ступе, служили прототипом флока. Такой материал использовали для декорирования стен.

 Только в 19 веке во Франции люди снова вспомнили про флок. Даже сегодня многие замки на Луаре могут похвастаться королевским «эксклюзивом». Американские, а позднее и европейские инженеры вплотную занялись развитием флок-технологии в первой половине 20-ого столетия. Модернизация оборудования, клеевых систем открытия новых материалов для флокирования обеспечили возможность перехода к серийному производству. 

В конце 40 годов, электростатические флок-машины начали производить и  в Германии. С их появлением на рынке стало развиваться промышленное производство флокированных изделий технического и бытового назначения. 

1981 – год основания Европейской  Флок-Ассоциации. В её состав вошли  ведущие флокировщики и производители  оборудования, флока, клея. Сотрудничество  в области разработки новых технологий, консультации флокировщиков, семинары и доклады по проблемам флокирования. Преимущества, которые предлагает флок внешнему виду декоративных и функциональности технических изделий, экономичные методы  использования флока в многочисленных отраслях – во многом заслуга Ассоциации, её членов и учреждений, с ней сотрудничающих.

Материалы для  флокирования

       Флок (ворс) представляет собой группу  коротко нарезанных волокон определённой, заданной длины. Волокна для изготовления флока могут быть различны по своей природе. Для электрофлоки-рования наиболее распространены полиамидные, вискозные, полиэфирные, акриловые и ацетатные волокна.

Полиамидный ворсовый покров обладает привлекательным внешним видом и хорошим упругим восстановлением после снятия нагрузок. Обладает высокой износостойкостью.

Вискозный флок хорошо окрашивается, физико-химическая обработка проста, но для ворса характерна сминаемость под действием нагрузок.

Полиэфирный ворс обладает хорошей стойкостью к истиранию и особенно высокой устойчивостью к воздействию влаги и УФ- лучам. Но эти волокна сложно окрашивать и это ограничивает цветовое многообразие.

Ацетатный ворс по сравнению с вискозным менее износоустойчив, сминаем, но сравнительно термостоек и термопластичен. Используется в основном для искусственного меха.

Равномерность ворса по длине

Технология и качество изделий, получаемых по методу электрофлокирования, существенно зависят от равномерности  ворса по длине, соотношения длины  и толщины ворса, прямолинейности и формы среза ворсинок.

Ворс в электростатическое поле в большинстве известных способов вводят  через сита. Размеры ячеек  подбирают в соответствии со средней  длиной применяемого ворса. При большом  отклонении  длины отдельных ворсинок от средней создаются условия для их неравномерного прохождения. Сначала проходят наиболее короткие ворсинки, а длинные скапливаются на поверхности сита. В результате получается неравномерное и неплотное ворсовое покрытие с нетоварным внешним видом.

Для получения высококачественных электрофлокированных материалов необходимо, чтобы ворс имел минимальное отклонение от заданной длины. При разбросе волокон по длине создастся неровная и неплотная ворсовая поверхность с дефектами (например, кратерами), в большинстве случаев не соответствующая требованиям, предъявляемым к изделиям с ворсом. Одной из причин образования кратеров на ворсовой поверхности является создание более сильного электрического поля вокруг длинных волокон, имеющих больший заряд. Последний отклоняет расположенные вокруг них короткие волокна от вертикального положения.

Соотношение длины и толщины ворса

Соотношение длины и  толщины отдельных ворсинок влияет на жёсткость при изгибе. Длину  и толщину ворса выбирают в  зависимости от производимого материала. Если увеличить толщину ворса, сохранив неизменной длину, или уменьшить длину, сохранив толщину, получаются поверхности, более стойкие к истиранию, а материал приобретает более жёсткий, щетинистый вид, малопригодный для одёжных изделий с флокированным рисунком. Ниже приведены рекомендуемые соотношения между длиной и толщиной полиамидного ворса.

    Длина ворса, мм                                          Линейная плотность dtex                   

                           1,7                                              0,3-0,8

                           2,2                                              0,3-0,8

                           3,3                                              0,3-1

                           4,8                                              0,5-1

                           6,7                                              0,5-1,5

Обработка ворса

Без предварительной  химической подготовки волокна не могут  быть использованы для получения  качественных материалов. Причина этого  состоит в сильном поверхностном  взаимодействии между волокнами, которое  приводит к их слипанию и образованию комков. Кроме того, волокна являются хорошими изоляторами и маловосприимчивыми к действию электрического поля: они слабо поляризуются, а значит, плохо ориентируются вдоль силовых линий поля, приобретают незначительный электрический заряд, вследствие чего медленно перемещаются по направлению к поверхности флокируемого материала, покрытого клеем. Для хорошего флокирования ворсу придают определённую электропроводность путём обработки его электролитом и поверхностно-активным веществом. На эффективность обработки влияет влажность воздуха. При длительном хранении и транспортировке ворс высыхает даже в закрытых полиэтиленовых мешках, поэтому его хранят при относительной влажности воздуха 60-70% и желательно в нескольких полиэтиленовых мешках, плотно завязанных или запаянных.

Понижение электропроводности ворса ухудшает перезарядку волокон, уменьшает плотность флокирования и образует замыкающие цепочки из волокон между электродами. Внешне флок выглядит не как отдельные волокна, а как нити.

Химическая обработка  повышает разделяемость волокон и их сыпучесть. Последняя обеспечивает равномерную подачу ворса в зону флокирования, повышает степень его ориентации, устраняет свойлачивание и образование комков в бункере флокатора.

Заряженные волокна  ускоряются электрическим полем, приобретая скорость, которая определяет глубину проникновения волокон в адгезив, и, следовательно, прочность их закрепления, а также плотность ворсовой поверхности.

Химическая подготовка ворса включает в себя следующие  технологические операции: отмывка ворса от замасливателя, крашение, обработка (активация) ворса, сушка и просев.

Основные требования к клеям

Клей является важнейшей  составной частью электрофлокированного  материала. Он определяет не только качество всего материала (его износостойкость, теплопроводность, поверхностную плотность и т. д.), но также влияет на технологию и оборудование электрофлокирования, определяет его производительность, стоимость, безвредность для обслуживающего персонала и окружающей среды.

Требования, предъявляемые  к клеям:

- электрическая проводимость;

- большое время жизни;

- открытое время;

- низкое поверхностное натяжение.

Электрическая проводимость необходима для отвода электрических  зарядов, неизбежно появляющихся на поверхности материала при электрофлокировании. Значительная продолжительность жизни клея является важным технологическим параметром, позволяющим заготавливать необходимые запасы клея без ухудшения его свойств до момента использования. Открытое время – это количество минут, необходимое для нанесения клея на всю поверхность изделия до его флокирования. Чем больше этот показатель, тем меньше вероятность получения непрокрашенных мест, и, как следствие, более качественное нанесение флока без проплешин и следов. Низкое поверхностное натяжение клея даёт возможность легко проникать волокнам в клей и обеспечивать их прочное закрепление в нём. Ниже приведены значения поверхностного натяжения б (в мДж/м²) для ряда плёнкообразователей, найденные экспериментально или расчётным путём.

                Пентафталевые или глифталевые смолы                   36

Поливинилацетат                                                             39

Полибутилметакрилат                                                    40

Ацетобутират целлюлозы                                               42

Поливинилбутираль                                                        53

Каучуки                                                                              57

Поверхностное натяжение  клеёв (б), представляющих растворы полимеров (приведённых выше), во многом определяется природой растворителей. Для большинства наиболее употребляемых растворителей б=22-36 мДж/м². С увеличением содержания растворителей поверхностное натяжение клея, как правило, уменьшается. Наиболее высокие значения поверхностного натя-жения имеют клеи, в которых дисперсионной средой или растворителем служит вода, так как для воды б=72,7 мДж/м². Такие клеи плохо смачивают гидрофобные и плохо обезжиренные поверхности; кроме того, при нанесении таких клеёв кистью могут оставаться следы от волосков, которые не растекаются и образуемая флокированная поверхность будет иметь дефекты. Наряду с этими общими требованиями существуют специальные, предъявляемые к адгезивам в каждом конкретном случае, например, требование вязкости, цвета, водорастворимости.

СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА

ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ КЛЕЯ

В зависимости от назначения изделия и свойств клеевой  композиции нанесения клея можно  производить следующими способами:

-кистью или валиком

наносить на поверхность  изделия клей лучше всего мягкими кистями (пони №1-9) и валиком типа «велюр». Избыток клея с валика или кисти необходимо снимать, используя для этого кювету (рис. 1), представляющую собой  ёмкость для клея и площадку с ребристой поверхностью для скатывания избытка клея.

Рис 1.

Таким методом можно нанести  клей под флок на любые сложные  поверхности: в углублениях и  выпуклых местах используя кисть, а  на плоских - валик.

-ракельный способ:

Клей наносится на изделия плоской конфигурации ракелем

( рис.2 ), состоящей из  деревянной ручки (1) и вставленного  в неё полиуретанового полотна  (2).

Рис 2.

Толщина и чёткость отпечатка зависит  от угла  наклона ракеля. Большой  наклон ракеля (60º-80º) к поверхности  изделия обеспечивает меньшую толщину отпечатка и лучшую чёткость, а меньший наклон ракеля (менее 45º) обеспечивает большую толщину и меньшую чёткость изображения.

-способ погружения

Применяется для нанесения  клея на поверхность объёмных изделий. Изделие погружают на определённую глубину и после извлечения выдерживают некоторое время для стекания клея. Время выдержки для стекания подбирается в зависимости от конфигурации изделия и вязкости клея.

-нанесение клея  с помощью пульверизатора.

Клей наносится в  специальной камере, снабжённой вентилятором для отсоса паров растворителя. Обычный клей должен иметь вязкость 18-20 с. (по вискозиметру В3-4), давление сжатого воздуха в магистрали его подачи – 2-3 атм. Пульверизатор может быть любой марки. Для водных клеёв он должен быть сделан из нержавеющих материалов.

-нанесение клея  с помощью сетчатого шаблона. 

Сетки для трафаретов изготавливают из металлических, шёлковых или синтетических нитей. Выбор  того или иного материала обусловлен комплексом физико-механических свойств, необходимых в печати.

Сегодня для изготовления шаблонов используют почти исключительно  ткани из синтетических волокон, главным образом из полиэфирных  и полиамидных мононитей. Чистота  и гладкость ячеек шаблона  создают основу для хорошего протока  печатного состава. Очистка шаблонов после печати не представляет трудностей, кроме того, такие сетки дешевы. Под флок годится полиамидная сетка с номером ячейки 36-42.

Для изготовления плоских шаблонов сетчатую ткань натягивают на раму. Рамы могут быть деревянными, пластмассовыми или металлическими. Наиболее распространены деревянные. Недостатком деревянных является их деформация под действием влаги, температуры и механических нагрузок. Клей продавливается на изделие через шаблон ракелем с ручным или механическим приводом. Необходимо следить за тем, чтобы поверхность стола, на котором производится нанесение клеевого рисунка была достаточно ровной. В противном случае все неровности стола исказят требуемый рисунок. При использовании трафарета необходимо, чтобы последний был плотно прижат к поверхности обрабатываемого изделия. Тогда клей чётко наносится на изделие, копируя рисунок на трафарете.

При выборе клея нужно учитывать  возможность печати им при помощи сетчатого шаблона. Для нанесения  клеевого рисунка необходимо, чтобы клей продавливался через шаблон и образовывал четкий отпечаток на основе, не растекаясь по ней, имея необходимую высоту для проникновения и закрепления в нём ворсинок флока. В случае текстиля, смачивая гигроскопичную основу ткани и образуя равномерную плёнку, клей в то же время не должен пропитывать её. В противном случае увеличивается жёсткость готового материала. Повышенная вязкость клея недопустима. Это не только затрудняет при флокировании проникновение ворсинок в клей, но и осложняет печать: клей плохо проходит сквозь сетку. Клей не должен образовывать пузырей в момент отделения шаблона от печатаемой основы, а также при термофиксации.

Одно из основных требований к клею – его лёгкая очищаемость с  шаблона без повреждения трафаретного слоя. Если шаблон не почистить как следует, рисунок будет искажён. После применения клей нужно аккуратно снять с шаблона шпателем и переложить в отдельную ёмкость. После этого прочистить отверстия шаблонов сильной струёй воды (в случае вододисперсионных клеёв). Тщательный визуальный контроль на свет сразу покажет, в каких местах шаблон загрязнён. После применения клеёв на растворителях также сначала необходимо удалить остатки клея с шаблона, положить шаблон печатной стороной на впитывающую бумагу (можно газету), а затем растереть поверхность мягкой тряпкой. При этом клей и растворитель вдавливаются во впитывающую подложку. Растворитель, естественно не должен растворять копировальный слой шаблона.

Если печать прерывается, независимо от используемого клея, необходимо или полностью очистить шаблон, или покрыть его рисунок толстым слоем клея, не продавливая его насквозь, закрыть смоченной в растворителе или воде (в зависимости от основы клея) тряпкой. В противном случае открытая сетчатая поверхность быстро подсохнет и ухудшит резкость контуров при последующей печати.

Иногда клей окрашивают в цвет ворса, чтобы таким образом  создать оптический эффект высокой  плотности ворсового покрова, что  особенно важно при печати на тёмных эластичных основах. Кроме того, подкрашивание  дает возможность визуально проконтролировать толщину нанесения клея и глубину проникновения в основу ворса. После изготовления трафарета и подбора клея, необходимо подобрать ракель. Обычно толщина ракеля составляет 8-10 мм. Высота ракельного полотна над ручкой ракеля 10-12 мм. Длина ракеля должна на 20-50 мм превосходить ширину  наносимого изображения.

Переносится изображение  на поверхность изделия быстрым  движением ракеля (без замедления и остановок). Наклон ракеля к печатной форме 60º-80º. Давление на ракель при печати должно быть умеренным, подбирается опытным путём каждым мастером.

После нанесения изображения  и флокирования изделия складываются на приспособления во избежание соприкосновения  с невысохшим клеем других изделий  и смазывания рисунка. Выбор режимов сушки и термофиксация зависит от выбранного клея.

ТЕХНОЛОГИЯ  ФЛОКИРОВАНИЯ

Последовательность технологических  операций, выполняемых при производстве электрофлокированных материалов изображена на рис.3.  Технологические операции, которые иногда не являются обязательными, выделены на рисунке пунктиром. Прежде всего, то изделие, на котором требуется создать ворсовую поверхность, подготавливается к процессу электрофлокирования. Для устранения неровностей или для предотвращения проникновения клея в поры материала, его поверхность предварительно грунтуют (относится к таким материалам, как дерево, ДСП, ДВП, фанера, гипс и т.д.) Если поверхность является гладкой и без пор, то надобности в нанесении грунта нет. После этого на подготовленную таким образом поверхность основы наносится заранее приготовленный клей. Затем на неотверждённую поверхность клея наносят волокна с использованием сил электрического поля, которые образуют на ней ворс. После этого клей отверждается, в результате чего ворс закрепляется на основе. После формирования ворсового покрова незакрепившиеся в клее волокна удаляются пылесосом (поставлен на выдув), а материал высушивается в естественных условиях или принудительно в сушилке. 

Рис. 3  Технологическая  схема производства электрофлокированных материалов.

 На практике ворсовое  покрытие можно нанести на  поверхности различной формы  (плоские, объёмные, рельефные) и  химической природы (металл, стекло, ткань, дерево, пластмасса и другие).

Сущность электрофлокирования

Сущность электрофлокирования  заключается в сообщении электрического заряда предварительно подготовленному  ворсу для ориентированного нанесения  его на поверхность изделия, покрытое клеем (1). Электрическое поле образуется между распыляющей головкой бункера (2) флокатора (3), на которую подаётся высокое напряжение 40-60 кВт и изделием, помещённым на заземлённый экран (4). Электрический заряд волокна приобретают в зоне коронирующих кромок головки бункера флокатора (рис. 4).

Рис. 4.

Рациональная конструкция  бункера должна обеспечивать:

-равномерную подачу  ворса во времени и по площади  бункера;

-достаточное время  флокирования одной загрузки;

-интенсивную подачу  ворса, обеспечивающую высокую  плотность его нанесения и высокую скорость флокирования;

-удобство обслуживния  и надёжность работы флокатора.

Если изделие сложной  конфигурации или сильный диэлектрик, то процесс флокирования и сдувания пылесосом незакрепившихся волокон  можно повторить 2-3 раза до получения  однородного плотного покрытия. При нанесении ворса на большие поверхности электропроводность клея должна быть достаточной для создания из клеевого слоя заземлённой поверхности. Можно использовать и специальный заземлённый электроотвод, который выполняется из металлической фольги и помещается за флокируемым изделием. При флокировании больших поверхностей важно, чтобы обрабатываемые поверхности были предварительно загрунтованы. Сушку  таких поверхностей, как правило, осуществляют на воздухе.

Оборудование для получения флоковых покрытий

Данное пособие не включает в себя анализ всех выпускемых флокаторов, а даёт подробное описание выпускаемого фирмой «Лита» флокатора  С3-М и порядок работы на нём.

Рис. 5.  Флокатор СЗ-М:

1-клемма «земля», 2-бункер, 3-фиксатор штанги, 4-кнопка фиксатора, 5-тумблер «сеть», 6-индикатор «сеть», 7-кнопка штанги, 8-ручка регулировки высокого напряжения, 9-гнездо подключения насадки для нанесения порошковых красок, 10-индикатор «высокое напряжение», 11-киловольтметр.

-В первую очередь  необходимо заземлить блок источника  высокого напряжения флокатора  через клемму «земля»(1) на земляную  шину помещения;

-Надеть бункер(2) на  фиксатор штанги(3), для чего нажать  кнопку фиксатора(4)  бункера в  торце штанги фиксатора и вставить штырь бункера в отверстие фиксатора штанги, отпустить кнопку. Убедиться в надёжности фиксации.

-Загрузить флок в  бункер(2).

-Подключить флокатор  в сеть переменного напряжения 

220 В, 50 гц.

-Включить напряжение  питания тумблером «сеть» (5), при этом должен загореться индикатор «сеть» (6).

-Нажать кнопку на  штанге флокатора (7) для подачи  высокого напряжения, при этом  на панели флокатора загорается  красный индикатор высокого напряжения(10). Ручкой регулировки высокого  напряжения (8) установить необходимый режим флокирования, после чего отключить высокое напряжение, отпустив кнопку штанги.

-Поднести бункер флокатора  к покрытому клеем и помещённому  перед рабочим экраном изделию  на расстояние 5-10 см., включить нажатием  кнопки высокое напряжение(7) и произвести флокирование, слегка потряхивая бункер с флоком до получения равномерного покрытия.

-По окончании работы  отключить флокатор от сети  и разрядить фиксатор (3) от остаточного  заряда на заземленном экране.

-Нажать кнопку фиксатора  и отстыковать бункер.

Рис. 6. Рабочее место.

Изделие с нанесенным на него клеем в зависимости от его конфигурации положить на горизонтальный экран (2) или подвесить на двигающийся  металлический экран(4) в коробе(1). Включить вентиляторы(5). И затем произвести флокирование. Экран(2) и (4) должны быть заземлены. Избыток флока, незакрепленный на изделии, сдувается пылесосом и затягивается вентиляторами (5) в тряпочные мешки(3). Мешки необходимо сшить из воздухопроницаемой ткани, не пропускающей флок.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

      Подготовка  поверхности.

Подготовка поверхности  изделия зависит от материала, из которого оно изготовлено.

Гипсовые  и деревянные поверхности (ДВП, ДСП, фанера) грунтовать необходимо из-за наличия большого количества пор. Изделие можно не грунтовать только если оно имеет небольшой размер (10х10 см). В качестве грунта можно использовать различные материалы, но такие, чтобы последующий клей был совместим с грунтом. Грунтовать деревянные и гипсовые поверхности наиболее целесообразно с практической точки зрения пентафталевыми эмалями. Наибольшую электропроводность из выпускаемых сейчас имеет половая краска ПФ-266 желто-коричневого цвета. В неё для устранения желтизны добавляют ПФ-115 чёрную в пропорции ПФ-266:ПФ-115  3:1. При длительном хранении пентафталевых красок растворитель (уайт-спирит) улетучивается и краска становится вязкой, равномерное её нанесение затрудняется. В этом случае краску необходимо разбавить уайт-спиритом. Однако слишком жидкая краска – плохая основа для флока, поэтому очень важно правильно выбрать вязкость. По вискозиметру она должна составлять 40-50 с. Данная краска является и хорошим грунтом, и при втором нанесении хорошим клеевым составом для флока. Необходимо отметить, что перед нанесением второго слоя краски грунт должен высохнуть. В случае с водными клеями растворителем является вода.  При флокировании ламинированых деревянных поверхностей грунтовать изделие не нужно.