Модели и оценки влияния свойств бумаги на качество полиграфической продукции

В современных условиях рыночной экономики развитие целлюлозно-бумажной и полиграфической отраслей промышленности диктуется двумя обстоятельствами: с одной стороны увеличение ассортимента и разнообразие форматов бумажной и полиграфической промышленности, а с другой вступление России в мировое торговое объединение, что выдвигает определенные требования к качеству вырабатываемой продукции в этих отраслях.

В таких условиях необходимо объединение усилий предприятий целлюлозно — бумажной и полиграфической промышленности для разработки общих требований с целью оптимального согласования параметров качества продукции для различных сфер ее применения. При этом необходимо учитывать современные технологии и оборудование, качество химикатов и красок.

В настоящее время рациональное использование бумаги в печатном процессе невозможно без учета ее печатных свойств. Бумага играет определяющую роль в качестве печатной продукции. Без знания печатных свойств бумаги сложно получить качественный оттиск. Раньше полиграфисты давали этим свойствам экспертные оценки качеству бумаги. Но теперь появляется возможность устранить всякий субъективизм, связанный как с личностью и опытом печатника, так и с его психофизическими состояниями. Такая возможность возникает в связи с прогрессом в создании измерительной техники для контроля свойств бумаги и оттиска. В результате чего открывается широкая область для исследования влияния свойств бумаги на качество полиграфической продукции и их объективных совместных оценок. Полиграфисты часто сталкиваются с проблемой неоднородности печати, которая вызвана обычно облачностью бумаги. Поэтому актуально исследовать влияние облачности бумаги на показатели качества печати. На этой базе необходимо провести широкий круг исследований влияния свойств бумаги на качество печатной продукции и выявить объективные оценки этих свойств бумаги для разработки рекомендаций для ее использования в конкретных полиграфических операциях. Настоящая работа посвящена детальному анализу и разработке объективных оценок облачности бумаги в полиграфических производствах. Это позволит выбирать бумагу с оптимальной облачностью для конкретной продукции и в тоже время минимизировать издержки полиграфического производства.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка моделей оценок, характеризующих облачность и выявление степени влияния облачности бумаги на свойства, характеризующие качество печатной продукции с разработкой рекомендаций полиграфистам по выбору бумаги для оценки характеристик качества бумаги для полиграфических производств.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• Исследование бумаг с целью оценки их облачности;

• Анализ влияния облачности бумаги на колебания белизны, оптической плотности, красковосприятия, тонопередачи, растаскивания и контраста;

• Исследование краскоемкости бумаги с различной облачностью;

• Разработка моделей зависимости параметров качества печатной продукции, от параметров, характеризующих свойства бумаги;

• Создание программно — алгоритмического обеспечения для оценки степени колебаний параметров, характеризующих качество печатной продукции.

В первой главе приведены свойства бумаги, влияющие на качество полиграфической продукции. Представлен сам печатный процесс. Отмечены требования к бумаге до, во время и после печати.

Особое внимание уделено проблемам печати, т. е. дефектам, их причинам и способам устранения. Рассмотрены методы управления процессом печати, анализ технологических процессов с использованием диаграмм Исикавы и Парето, а также организация контроля на предприятии.

Вторая глава посвящена критериям оценки качества печатного изображения. Были проанализированы все существующие способы оценки оттиска и проведен сравнительный анализ субъективных оценок, основанных на экспертных оценках, и объективных, основанных на использовании приборов. Этот анализ отражает преимущества и недостатки каждого из методов.

В этой главе также описаны тест — шкалы для оперативного контроля печатного процесса используемые в России и за рубежом. Несмотря на то, что при помощи тест — шкал и измерительных средств можно оценить многие параметры, они не дают возможности оценить облачность, неоднородность просвета бумаги.

В третьей главе перечислены существующие приборы, снабженные техническим зрением, при помощи которых можно оценить облачность бумаги. Дано описание используемого для исследований облачности прибора АНФОР.

На основании проделанного анализа имеющейся литературы в этой главе представлены наиболее распространенные параметры, характеризующие облачность бумаги, как в России, так и за рубежом:

• параметры распределения яркости образца относительно среднего значения;

• геометрические параметры неоднородностей;

• параметры, характеризующие неравномерность распределения массы в образце.

Также данная глава посвящена оценке облачности бумаги по следующим параметрам: индексу формования, коэффициенту вариации, СКО, диаметру флокулы, объему флокулы, объему промоины, неравномерности распределения массы, продольной и поперечной неоднородности, анизотропии, отношению объемов флокулы и промоины. Даны оценки колебаний параметров, характеризующих качество печати: белизна, оптическая плотность, красковосприятия, краскоемкости растаскивания, контраста и тонопередачи. С последующим получением моделей зависимости белизны, оптической плотности, красковосприятия, растаскивания, контраста от облачности бумаги.

Обоснованы оценки всех параметров, характеризующих облачность бумаги, с выявлением наиболее приемлемого параметра исходя из нижеследующего. Поскольку выбор показателя или показателей облачности, иначе говоря, метрики неоднородности — задача неформализуемая такой выбор может быть обоснован рядом практических соображений. Первым из них может служить — удобство последующего использования (компактности). Громоздкие в математическом плане показатели менее удобны в расчетах. Другим требованием является их содержательность, информативность. Если показатель выбран удачно, он хорошо коррелирует с тем, что описывает. Важно также, чтобы показатели были наглядными, понятными в их интерпретации.

После определения наиболее эффективного параметра и получения моделей зависимости печатных свойств от облачности бумаги, в этой главе представлены методы сортировки бумаги по видам печатной продукции, которые основаны на допустимых требованиях к колебаниям параметров, характеризующих качество печати. Сформулированы требования, которыми должна обладать бумага, на которой будут печатать высокохудожественные издания, деловую графику, рекламную продукцию и текстовые издания.

В четвертой главе представлен алгоритм и программное обеспечение, которые полиграфист может использовать для прогнозирования качества печатной продукции, а так же сформулированы рекомендации работникам полиграфии и целлюлозно — бумажных производств по выбору оптимальной бумаги для конкретного вида печати.

Достоверность результатов работы подтверждена соответствием теоретических и экспериментальных исследований.

По теме диссертации опубликовано 8 работ. Материалы диссертации представлены на трех Международных и одной Всероссийской научных конференциях.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров на кафедре автоматизация химико-технологических процессов, а так же использованы в АО «Всероссийский научно-исследовательский институт бумаги» (ВНИИБ) и в Санкт-Петербургский картонно — полиграфический комбинат для оценки качества бумажной и полиграфической продукции, по предложенным автором моделям (Приложение 1).

ВЫВОДЫ.

1. Разработан алгоритм для оценки качества бумаги, который позволяет провести анализ ее основных свойств и определяет ее пригодность к использованию для печати.

2. Создана программа для предложенного алгоритма оценки используемых бумаг, на основе которой производится автоматизированная обработка образцов.

3. Разработаны рекомендации об использовании бумаги, характеризуемые количественными оценками свойств: оптической плотности, белизны, красковосприятия, краскоемкости, тонопередачи, контраста, растаскивания, для печати на ней конкретной продукции: текстовые издания, деловая графика, высокохудожественные издания и рекламная продукция.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ свойств бумаги, влияющих на качество полиграфической продукции, который показал, что для получения высокого качества полиграфии необходимо соответствие бумаги конкретным свойствам. Большое значение имеет ее неоднородность, которая отражается в колебаниях печатных свойств на листе бумаги.

2. Обзор отечественных и зарубежных литературных источников выявил многообразие подходов к оценке качества полиграфической продукции. Показано, что используемая, в основном, оценка качества печати по тест — формам недостаточно информативна, так как является случайной и непредставительной, поскольку она имеет малый размер (это особенно сказывается при оценки неоднородности печати, для которой необходим большой объем измерений, при использовании же тест — форм, получается лишь субъективная характеристика неоднородности) и располагается с краю печатной продукции, так же не всегда имеется возможность ее разместить на печатном листе. Поэтому возникла необходимость провести объективные исследования влияния облачности бумаги на качество полиграфической продукции.

3. Проведены обширные экспериментальные исследования влияния облачности бумаги, оцененной по 9 принятым характеристикам, на качество полиграфической продукции, представленной следующими параметрами: колебания белизны, оптической плотности, красковосприятия, растискивания, контраста, а так же тонопередачи и краскоемкости.

4. По результатам экспериментальных исследований созданы математические модели, описывающие влияние облачности бумаги на качество полиграфической продукции.

5. Выявлено, что самой эффективной оценкой, характеризующей облачность бумаги, является индекс формования.

6. На основе предложенной оценки облачности бумаги, в виде индекса формования, проанализированы требования, предъявляемые к бумаге, учитывая допустимые колебания ее печатных свойств по имеющимся стандартам.

7. С использованием полученных математических моделей и оценок проведен анализ качества высокохудожественных изданий, рекламной продукции, деловой графики и выявлено, что для перечисленной печатной продукции следует использовать бумагу с индексом формования не менее 76, а для текстовых изданий индекс формования может колебаться от 42 до76.

8. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение для автоматизированной оценки качества бумаги, которое позволяет провести предварительный анализ ее основных печатных свойств и определить ее пригодность к использованию в печати.

9. Предложенные модели и оценки качества бумаги дают возможность бумажникам и полиграфистам заранее, т. е. до печати, спрогнозировать качество печатной продукцииразработать технические условия на бумагу для печати и стандарты предприятий целлюлозно — бумажной и полиграфической отраслей.

10.Результаты диссертационной работы используются в АО «Всероссийском научно — исследовательском институте бумаги» (ВНИИБ), в Санкт-Петербургском картонно — полиграфическом комбинате, а так же внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного технологического университета растительных полимеров и используются в учебных курсах по специальности 21.02.00. «Автоматизация технологических процессов и производств».