hemigrafija -seminarski

Univerzitet u Novom SaduFakultet tehnikih naukaGrafiko inenjerstvo i dizajn

Seminarski rad iz predmeta HemigrafijaTema:

KVAENJE-TEORIJA I PRIMENA

Profesor:Kiurski Dr. Jelena

Student:Zlii Ivan f1561

Uvod .....................................................................................3

Pojam kvaenja ...................................................................4

Povrinski aktivne materije ...............................................4

Povrinski Napon ................................................................5

Ugao kvaenja......................................................................6

Kontaktni ugao ....................................................................7 1. Kontaktni ugao manji od 90 ......................................7 2. Kontaktni ugao vei od 90 ........................................7 3. Ekstremni sluajevi kontaktnog ugla ..........................8Metode merenja kontaktnog ugla ......................................8

Athezija i Kohezija ..............................................................9

Primena u tamparstvu .................................................... 11 1. tamparska boja 11 2. Rastvor za vlaenje 12Zakljuak ...........................................................................13

Literatura ...........................................................................14

Ivan Zlili Kvaenje-Teorija i primena

3

Uvod: U grafikoj industriji esto nailazimo na pojam kvaenja pogotovo kada se

govori o ofset tehnici tampe, jer boja i sredstvo za vlaenje moraju naizmenino da

kvase tamparsku formu na koju se nanose. Kvaenje, pored razlivanja, povrinskog

napona i adsorpcije predstavnja povrinsku pojavu koja se javlja u graninom delu dve

razliite povrine. Te pojave nastaju usled razlike svojstava molekula ili drugih estica

koje se nalaze na povrini ili u unutranjosti vrste ili tene materije.


4

PovriNsKi AKtivNe MAterijePovrinski aktivne materije su materije koje znaajno

smanjuju povrinski napon na graninoj povrini izmeu

dve faze.To su dvojni molekuli sastavljeni od jedog polar-nog (hidrofilnog) dela - glave i jednog nepolarnog (hidro-fobnog) dela repa.Rep je uglavnom ugljovodonini niz

sastavljen od najvie 20 ugljovodonika, meutim moe biti

i fluorovonini ili silikonski lanac.

Klasifikacija povrinski aktivnih materija se vri prema hemijskom sastavu hidrofilnog

dela glave, i postoje etiri grupe povrinski aktivnih materija:

Anjonkse povrinski aktivne materije disociraju u vodi na jedna anjon i jedan katjon, gde je anjon nosilac povrinske aktivnosti. Predstavnci:

sapuni.

Katjonske povrinski aktivne materije disociraju u vodi na jedan anjon i jedan katjon, gde je katjon nosilac povrinske aktivnosti.

Amfoterne povrinski aktivne materije sadre kisele i bazne grupe u svom molekulu, koje mogu da disociraju. Pri niskim pH vrednostima se ponaaju kao

katjonske, dok se pri viskom pH vrednostima ponaaju kao anjonske.

Nejonske povrinski aktivne materije sadre nepolarne i polarne grupe u svom molekulu, koje mogu da disociraju. Predstavnici: supstituisani poliglikoli.

Upravo od njihove dvojne prirode potie njihova uloga: tee da se smeste na graninoj

povrini izmeu polarnih i nepolarnih oblasti koje se ne meaju, i tako smanjuju viak

slobodne energije.

Slika 1.Povrinski aktivna materija

Pod najuom definicijom za kvaenje se moe reci da je to pojava koja nastaje pri

dodiru vrstog i tenog tela. Kvaenje predstavlja fiziku pojavu do koje dolazi kada

tenost kvasi odreeno vrsto telo nastojei da zauzme to veu povrinu, jer time

smanjuje i svoj i povrinski napon vrstog tela. Kako tenosti imaju manji povrinski

napon od vrstih, tako da skoro uvek dolazi do kvaenja vrstog tela.

Razliite vrste povrine se razliito kvase istom tenou, a razliite tenosti razliito

kvase iste vrste povrine. Tako se na primer metalna ploa bolje kvasi alkoholom,

nego vodom, jer alkohol ima manji povrinski napon. Najbolja kvaenja se ipak

postiu sa nepolarnim tenostima kao to su: kerozin, nafta i mainsko ulje. Jedini

hemijski element koji zbog svog velikog povrinskog napona ne kvasi ni jednu vrstu

povrinu je iva.

PojAM KvAeNjA


5

Povrinski napon se javlja kao

posledica postojanja kohezi-onog (unutranjeg) pritiska, tj.

sile koja povlai molekule ka

unutranjosti tenosti i iji je pra-vac normalanna povrinu tenosti.

Zahvaljujui tome tenost tei da

smanji povrinu na minimalnu

pridatim uslovima. Zato tenost

u odsustvu spoljnih sila tei da

zauzme oblik lopte (kapitenosti),

jer je povrina lopte najmanja

povrina za datu zapreminu, pa

e povrinska energija sistema

pri tome biti minimalna. Da bi se poveala povrina tenosti neophodnoje da se utroi

rad da se molekuli iz unutranjosti tenosti dovedu na povrinu. Rad se troi na sav-ladavanje meumolekulskih sila pri prelaenju molekula iz unutranjosti tenosti na

povrinu. Rad izvren za stvaranje jedinice povrine, pri povratnom izotermskom pro-cesu, predstavlja povrinsku slobodnu energiju.

PovriNsKi NAPoNPovrinski naponje pojava koja se javlja na povrini

tenosti, bilo da je druga faza tena ili gasovita. Ispolja-va se kao sila koja tei da graninu povrinu svede na na-jmanju meru, a posledica je postojanja meumolekulskih

sila.

Molekul u unutranjosti

tenosti (vidi sliku) okruen je sa svih strana istim takvim

molekulima tako da je rezultujua sila meumolekulskog

privlaenja nula.Molekul na povrini tenosti okruen je s

jedne strane istim takvim molekulima tenosti, a s druge

strane molekulima gasa (vazduha). Poto se u jedinici

zapremine gasne faze nalazi znatno manji broj molekula

nego u istoj zapremini tene faze,meumolekulska privlaenja nee biti uravnoteena,

ve e postojati rezultujua sila usmerena ka unutranjosti tenosti. Ovo nesimetrino

polje sila oko molekula na povrini dovodi do pojave povrinskog napona, [N/m],

koji predstavlja silu koja deluje tangencijalno na povrinu tenosti.

Slika 2. Dejstvo privlaanih meumo-

lekulskih sila na povrinu tenosti

Slika 3. Dejstvo privlanih

meumolekulskih sila na povrinu

kapi koja je na vrstoj fazi

Slika 4. Molekul u unutranjosti tenosti (a) i molekul na

graninoj fazi teno-gasovit (b)


6

UgAo KvAeNjATenja tenosti da zauzme oblik pri kome je njena povrina za datu zapreminu mini-malna moe se brojano opisati pomou kontaktnog ugla kvaenja. Ugao kvaenja

(obeleava se grkim slovom teta- ) koji se dobija povlaenjem tangente po rubu

kapi iz trojne take(vrsto, teno, gasovito) naziva se kontaktni ugao kvaenja. Po

obliku koji zauzimaju kapi tenosti po povrini nekog vrstog tela, moemo zakljuiti

o stepenu kvaenja. Iz ovoga proizilazi da je mera za kvaenje vrste povrine kosinus

kontaktnog ugla (cos) i pravilo je da se taj ugao meri iz tenosti, tj. sa one strane koja

je polarnija.

slika 5 : Kontatkni ugao kvaenja

Kontaktni ugao zavisi od povrinskih napona izmeu vrste i gasovite faze i izmeu

vrste i tene faze na sledei nain:

kada je g > t, tada je cos > 0, odnosno


7

KoNtAKtNi UgAo

Young-Duper - ova jednaina se izvodi iz zahteva da je odnos promene energije

sistema promene kontaktnog ugla ravan nuli:

tabela 1:Zavisnost kontaktnog ugla od povrinskih napona

Svaka tenost ima tenju da zauzme takav oblik pri kojem je njena povrina za datu

zapreminu minimalna. Ova osobina tenosti moe kvantitativno da se izrazi pomou

kontaktnog ugla kvaenja. Kontaktni ugao kvaenja jeste ugao izmedju povrinskih

napona vrste i tene faze, i razlikuje se za svaki pojedinani sluaj. Od veliine kon-taktnog ugla kvaenja, odnosno od povrinskih napona vrste i tene faze, zavisi da li

e doi do kvaenja i u kojoj meri.

1. Kontaktni ugao manji od 90

Ako kapnemo kap vode na vrstu hidrofilnu povrinu, kapljica tei da zauzme to

veupovrinu - tei da se razlije. Kontaktni ugao je otar , odnosno manji je od 90.

Hidrofilne vrste supstance su one koje privlae molekule vode, odnosno one koje

imaju izrazit polarni karakter ili na povrini poseduju elektrini naboj. Tu spadaju

metali sa oksidnom prevlakom, kao i organske supsrance koje poseduju polarne

funkcionalne grupe.

2. Kontaktni ugao veci od 90

Ako kapnemo kap vode na vrstu hidrofobnu povrinu, kapljica zauzima drugaiji

oblik. Kapljica nema tenju da kvasi vrstu povrinu, ve se zadrava na njoj u obliku

sfere.

Hidrofobne supstance su po pravilu nepolarne. U njih spadaju metali bez oksidne

prevlake i veliki broj organskih supstanci poput ugljovodonika, ulja i masti i sl. Dakle,

supstance koje nemaju polarne funkcionalne grupe.


8

3. ekstremni slucajevi kontaktnog ugla U ekstremnim sluajevima, kada je povrina potpuno hidrofilna, kapljica vode se raz-liva

Slika 6. Sluajevi kvaenja u zavisnosti od veliine kontaktnog ugla

Metode MereNjA KoNtAKtNog UgLA Za merenje kontaktnog ugla najee se primenjuju tri metode:

Sessile drop, Wilhelmy metoda

Washburn metoda..

Bitan faktor pri merenju kontaktnog ugla je vreme. Kontaktni ugao se smanjuje

proporcionalno sa proteklim vremenom, s obzirom na to da na kap deluje sila Zemljine

tee privlaei je prema centru i smanjujui kontaktni ugao.

Sessile drop se naziva jo i metoda visee kapi i zasniva se na posmatranju kapi kroz optiki mikroskop i merenju prenika i profila kapi u odreenom vremenu na

vrstoj podlozi.

Washburn metoda se koristi se kod prakastih materijala za odreivanje ugla kvaenja.


9

Whilhelmy metoda se zasnivana merenju intenzireta sila u trenutku kada tenost dospe na vrstu povrinu. Kontaktni ugao se u ovom sluaju moe izraunati

ako su poznati povrinski napon tenosti, veliina vrstog tela i sile koje deluju izmeu

njih. Postupak se zasniva na merenju povrinskog napona tenosti ploom iliprstenom.

vrsto telo se postavi na vagu i doda kap tenosti na vrstu povrinu.Utrenutku kon-takta kapi i vrste povrine meri se promena intenziteta sile, koja se beleikao dubina

uranjanja vrstog tela u tenost.

Merenje se vri tako to se meri promena intenziteta sile u trenutku kada se na vagu

postavi vrsto telu i na njegovu povrinu doda kap tenosti.

Nastala promena se belei kao dubina uranjanja vrstog tela u tenost. Sile koje se

mere zavise od vie faktora kao to su: duina, povrinski napon i duina kvaenja,

koja predstavlja du linije kontakta izmeu vazduha, tenosti i vrstog. Kao nedostatak

ove tehnike merenja kontaktnog ugla javlja se potreba za velikom kolinom tenosti

koja je potreba da bi dolo do uranjanja vrstog tela.

Fkvaenja=Pcos

Gde je P parametar sonde (povrina koja se kvasi). Kontaktni ugao , dobijen na

osnovu ovih podataka, naziva se kontaktni ugao uranjanja. Za proces izranjanja postu-pak je obrnut.

Kvaenje moe da se izrazi i primenjivanjem koncepta athezije i kohezije.

Athezija je pojava koja se javlja na granici faza, najee kad su u pitanju vrsta i

tena faza, dok je kohezija prouzrokovana meumolekulskim privlaenjem izmeu

slinih molekula unutar supstance.

Proces irenja tenosti predstavlja

ravnoteni odnos izmeu athezivnih sila

vrstog elementa i tenosti i kohezivnih

sila unutar same tenosti. Athezivne

sile su rezultat molekularne interakcije

irom granine povrine i ine da se

kap iri, dok su kohezivne sile proizvod

intermolekularnih sila u samoj tenosti

koje dre atom i molekule na okupu.

Rad athezivnih sila je rad potreban da

se povrina izmeu vrste i tene faze smanji za jedininu vrednost, odnosno to je rad

koji je potreban da bi se odvojila jedinina oblast faze A od faze B i stvorila se nova

granina povrina sa gasom

AtHeZijA i KoHeZijA

Slika 7. Athezioni i kohezioni kad unutar kapljice


10

Slika 7. Delovanje sila athezije (levo) i kohezije (desno

WAB = A + B + AB

gde predstavlja povrinski napon faze A-gasa, faze B-gasa, respektivno.

Slino tome, kohezioni rad je rad potreban da se stvore dve nove granine povrine na

fazi A, odnosno to je rad koji se izvri nasuprot delovanja kohezionih sila. To je rad

koji je potreban da se jedinina povrina tenosti pod dejstvom sila smicanja razdvoji u

dva dela.WAa = 2A

Upravo odnosom ova dva rada, athezionog i kohezionog, moemo predstaviti kotaktni

ugao, i samim tim odrediti kvaenje. U sluaju da je athezioni rad vei od polovine ko-heziong rada, kosinus kontaktnog ugla e biti vei od 0 i samim tim je kontaktni ugao

biti manji od 90o. U ovom sluaju e doi do kvaenja od strane tenossti po vrstoj

fazi. Nasuprot tome, ako je athezioni rad manji od polovine koheziong rada, kosinus

kotaktnog ugla je manji od 0. Sada je kontaktni ugao vei od 90o i tenost nee kvasiti

vrstu povrinu.


11

PriMeNA U tAMPArstvU

Pod tamparskom bojom se podrazumeva obojena supstanca koja poseduje odreeno

obojenje i ima sposobnost da se u toku procesa tampanja vee za podlogu koja se

tampa.

Osnovne komponente tamparske boje su:

Pigmenti

vezivo

punioci

a pomone komponente su:

smole

rastvarai

sikativi i drugi dodaci.

tamparska boja za ofset tampu je visoko viskozna, pastozna boja sa velikim inten-zitetom obojenja. Sistem za obojenje sa valjcima za obojenje nanosi veoma tanak i

ujednaen sloj boje, 0.5 o emulguje sredstvo za vlaenje do odreenih granica ( 20%),

radi bolje reprodukcije originala.

tamparska boja

Prilikom nanoenja boje u toku procesa tampanja na podlogu za tampanje,

dolazi do kvaenja povrine podloge.Stepen kvaenja zavisi od odnosa boje i podloge,

iskatanog kroz upojnost i athezivnost.

Tokom tampanja tena faza zamenjuje vazduh na povrini podloge , kvasei je i

ostvarujui pri tome odgovarajue athezivne veze, usled ega se dobija vrsto prian-janje boje na podlogu. Ukoliko boja nije sposobna da ostvari odreene athezione veze

sa podlogom, kao to je to sluaj kod nekih materijala, do kvaenja ne dolazi, tako da

nije mogue ostvariti eljene otiske.

Kao to sam ve spomenuo, ugao kvaenja zavisi od povrinskih napona

izmeu tri faze, vrste, tene i gasovite. Uticaj povrinskog napona na efekat

tampanja se ogleda u sposobnosti nanoenja boje na podlogu, ali i na kvalitet dobi-jenih otisaka.

Iz tih razloga moraju se odabrati boje odreenih osobina i athezivnosti prema njima,

ali i odreenih fiziko hemijskih karakteristika koje treba da zadovolje svojstva

tamparske forme i podloge, brzine tampanja i drugih parametara, u skladu sa karak-teristikama primenjenog postupka tampe.


12

Boja naneta na podlogu treba da je kvasi, bez obzira da li ta podloga spada u

grupu upojnih ili neupojnih.Pod upojnim podlogama se podrazumevaju one koje

iskazuju svojstvo upijanja boje nanete tampanjem. Upojni materijali poseduju

karakteristinu kapilarnu strukturu, koja definie stepen njihove upojnosti.

Meu upojne podloge ubrajaju se papir, karton, lepenka, koa, tekstil, drvo. Za razliku

od njih,neupojne podloge , kao to su metalna folija, plastine mase, keramiki materi-jali itd.,ne poseduju ovakva strukturna svojstva, pa boja naneta tokom tampanja ne

prodire u unutranjost materijala.

Rastvor za vlaenje

Da bi uope dolo do tampanja, tamparsku plou moramo ovlaiti pre putanja u rad.

Ukoliko to ne bismo uinili, ona ne bi bila tamparska forma i primala bi boju na celoj

svojoj povrini. Plou obraujemo hemijskim ili mehanikim putem uz pomo uticaja

athezije i kohezije, i tako dorektno preko povrinskog napona delujemo na segmente

ploe - koji delovi e biti tampajui a koji netampajui.

Plou vlaimo rastvorom za vlaenje. Izuzetno je bitan sastav rastvora za vlaenje,

kao i pH i dH vrednost. pH vrednost treba da se kree u opsegu izmeu 4,8 - 5,5, dok

tvroa vode koja ulazi u sastav rastvora za vlaenje moram biti izmeu 8 - 12 dH. U

sluaju da je pH vrednost prevelika (vea od 7) dolazi do slabog povinskog napona

ploe i to izaziva toniranje. Ako je pH vrednost manja od dozboljene (manja od 5),

moe doi do oteanog suenja boja, kao i njihovog razreivanja, kraeg veka trajanja

tamparske ploe. Takoe, ako ne odravamo tvrdou u okvirima dozvoljenih vrednos-ti moe doi do neeljenih posledica, kao to su ogoljena mesta na valjcima, taloenje

boje na valjcima, nesrazmeran dovod vode, abloniranje.

Sastav rastvora za vlaenje:

voda

izopropil-alkohol

glicerin

puferi

fungicidi

gumiarabika

antipenuac.


13

ZAKLJUAK

Za kvalitetatan proces tampe, odnosno za dobijanje kvalitetnog otiska vano je da

materije koje kvase povrinu ofset tamparske ploe imaju propisane vrednosti, da se

postigne njihov optimalan odnos i da se uspostavi ravnoteni odnos athezionih sila

izmeu vrste i tene materije koji uslovljava kvaenj


14

LiterAtUrA:

1. dr Geri Katarina ........... Grafiki Materijali,FTN isdavatvo, ......... Novi Sad 20052. dr Kiurski Jelena ............ Hemigrafija-Knjiga, FTN isdavatvo, ...... Novi Sad 20113. dr Kiurski Jelena ............ Hemigrafija-Praktikum, FTN isdavatvo, . Novi Sad 20114. Novakovic Dragoljub ..... Tehnike tampe, FTN isdavatvo, ............ Novi Sad 20085. Popovi Sonja ................ Znaaj kvaenja u tamparstvu, ................ Novi Sad 20076. ( http://www.scribd.com )Pojava na granicama faza

hemigrafija -seminarski

Documents