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确定滚筒包衬的理论与方法(二)

2007/8/10 15:04:24 人评论

2.橡胶的特性。    橡胶是制造橡皮布的主要材料,橡皮布的弹性,耐油、耐溶剂性,油墨传递性等都和橡胶的特性有关。  制作平版印刷橡皮布的橡胶有天然橡胶和人造橡胶。它们都是高分子聚合物,具有高度弹性变形的能力,和一些固体材料相比,具有以下特性:  第一,弹性模量特别小,约为钢的1/106,蚕丝的1/104(参见表5-12)。  第二,橡胶的泊松比几乎比其它所有的固体材料的泊松比都高,接近于0.5(参见表5-12)。  第三,伸长率很大,可达100~1000%(一般弹性体小于1%)。拉伸时放热(普通弹性体拉伸时为吸热),热效应随伸长程度的增大而增加(参见表5-13)。拉长了的试样,自行回缩时吸热。    橡胶的上述特性表明,橡胶具有的高弹性,是所有材料中极为罕见的,这种几乎为橡胶所独具的高弹性,是由橡胶的结构特点形成的。   天然橡胶的分子结构如图5-28所示。平常状态下,柔顺的分子链总是自发的处于卷曲状态。它的未端距要比完全伸直的分子链短100~1000倍,在拉伸力的作用下,橡胶的伸长导致分子链的空间排布有了方向性,使分子链不得不顺着外力场的方向舒展开来。另一方面,热运动力图使分子链无序化,以便回复到卷曲状态,这就形成了回缩力。这种回缩力与改变金属晶格中原子间距所需的力相比,是非常小的。因此,橡胶在较小的外力下就能产生较大的形变,使得它的弹性模量特别小,具有高弹性的变形能力。  橡胶的高弹性表现在应力与应变能瞬时达到平衡,即变形速度能够跟上外力作用的速度。如果对橡胶材料施加拉力,它即刻被拉伸,拉力消失,它即刻回弹。如果对象胶材料施加正压力,它即刻被压缩,压力消失,它也即刻回弹,高弹性橡胶材料的这种外力消失,变形瞬即复原的现象叫做"平衡高弹"。  平版印刷过程中,橡皮布虽然要经受无数次的滚压,但由于橡胶具有平衡高弹性,能以较小的压力使滚筒之间处于完全接触的滚压状态,从而获得网点清晰度高、层次色调再现性好的印刷品。  老化了的橡胶,分子链的柔顺性变差,分子链运动困难,适应外力调整其构象的速度减缓。其表现为拉压或回弹过程中的变形,不随作用力瞬即达到平衡,这一特性被称之为“非平衡高弹”或“推迟高弹”。  推迟高弹可以看成是粘性和弹性的结合。橡胶的粘弹性,在胶印过程中常见的有:蠕变、应力松弛、内耗等。  包覆在滚筒上的橡皮布,同时受到张紧力和印刷压力的作用,随着滚压次数的不断增加,橡皮布变得硬挺,失去了新橡皮布的柔软性和高弹性,甚至在橡皮布表面出现光亮或龟裂的痕迹,这都是橡胶蠕变的结果。  橡胶发生蠕变的原因,是外力长时间的作用下,橡胶分子发生了于构象变化,最终导致了不可逆的塑性变形。橡胶的分子链愈是僵硬,橡胶的弹性愈差,蠕变现象愈严重。胶印过程中,橡皮布受的压力愈大,变得僵硬的过程愈短,即发生蠕变的时间愈提前。为了将发生蠕变的时间推迟,应选用较小的压力转移油墨。此外,使印刷纸张的幅面尽量和橡皮布的幅面一致,否则,会因橡皮布蠕变而造成印刷压力的不均匀。例如:在对开胶印机上称用4开纸张印刷,橡皮布仅在对应于纸张的幅面发生蠕变,如果改变换成对开纸印刷,便会因橡皮布的蠕变量不同,印刷压力分布不均匀,使印刷质量下降。  长期紧固在滚筒上的橡皮布,内应力随时间的延长逐渐地衰减,使绷紧度下降,这是橡胶应力松弛的结果。所以,新橡皮布在安装时,必须分次收紧,并适当地增加衬垫的厚度。  橡皮滚筒安装在印版滚筒和压印滚筒之间,橡皮布上的一个微小单元每旋转一周,都要分别和两个滚筒接触一次,同时受到压力的作用,因此,受力是周期性的。橡胶单元体进入压印区,即被压缩变形,橡胶单元体离开压印区,其变形因压力消失而恢复。由于橡胶具有推迟高弹的性能,高弹性变形的发展总是落后于应力。橡胶单元体上一次变形还没有来得及因回弹而消失时,又施加了下一次应力,这样不断的循环下去,橡胶内部来不及释放的弹性储能,便转化成热量放出。放出的热量越多,橡胶的内耗也越大。  橡胶的内耗交变应力频率的升高而增大。高速胶印机的橡皮布受到的交变应力频度很高,和低速胶印机相比,橡胶的内耗大,因而,容易失去高弹性而老化,这就是高速胶印机要选用具有良好弹性、内耗小的橡皮布,并要经常更换的原因。  橡胶的玻璃化温度(橡胶由高弹态向玻璃态转变的温度),远低于室温,因此橡胶分子在室温下,链节热运动的无序性和分子之间相互作用等情况,类似于分子运动的情况,泊松比较其它材料大。这表明橡胶发生变形时,其体积接近不变。如果对包覆在橡皮滚筒上的橡皮布的微小单元体施加压力,沿滚筒周向和径向的变形大致是相等的。这是因为橡胶具有不可压缩的性能。

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