Натяжение под контроль *

Натяжение трафаретной ткани непосредственно влияет на качество печати, поэтому ему следует уделять большое внимание при создании трафарета. Чаще именно оно виновато в проблемах, а не оборудование. Рассмотрим особенности работы с двумя разновидностями систем натяжения — самонатягивающими рамами и механическими устройствами натяжения.

Механические устройства натяжения

К ним можно отнести любой механизм, не использующий силу сжатого воздуха. Натяжение осуществляется либо храповиками в небольших станках, либо механизированной системой в больших компьютеризированных установках.

При сравнении механических систем с пневматическими выделяются два отличия: отсутствие равномерного давления на периметр рамы; натяжение не отдельными зажимами, а цельной стороной механизма. Что говорит о жёсткости систем, часто приводящей к разрыву ткани при несоблюдении технологии. Элементы рамы не испытывают предваряющего приклеивание сетки сжатия, следовательно, качество натяжения сильно зависит от правильного выбора рамы — толщины стенок профиля и поперечного сечения, определяющих её общий размер. Плохо сконструированная или сделанная из слишком мощного профиля рама не даст хороших результатов при натяжении даже на лучшем в своём классе оборудовании.

Устройства разных производителей сильно отличаются, а цена, как правило, соответствует их точности и сложности. Хотя в одном руководстве не опишешь свойства всех механических систем, отметим два основных принципа построения: система жёстких захватов ткани с четырёх сторон и зажимы с опорами, обеспечивающие боковое движение губок, что снижает нагрузку на ткань при натяжении. Небольшая разница в работе с ними будет рассмотрена в следующих подразделах.

Устройства с жёсткими захватами

Этап первый

Ткань закрепляется по двум противоположным узким сторонам установки (рис. 1а). Тензометр неприменим, ибо ткань не лежит ровно; оценить её натяжение можно, лишь определив процент растяжения или воспользовавшись, при его наличии, встроенным в установку контрольным измерительным прибором, показывающим величину натяжения в фунтах или килограммах. Для точного выяснения, какая сила натяжения или процент растяжения требуются, нужно несколько попыток. Следует помнить, что натяжение в одном направлении увеличивает натяжение и в другом. Потому натяжение основы ткани должно быть ниже заданного, так как натяжение утка повлияет на натяжение основы.

Этап второй

Закрепление осторожно выровненной ткани по двум другим сторонам установки (рис. 1б) и натяжение по ним с помощью тензометра до тех пор, пока натяжение в направлениях утка и основы не достигнет равного приемлемого уровня. При его несоответствии система не позволит провести корректировку, ибо недостаточно гибка. Тогда лучше высвободить ткань из зажимов с длинных сторон, а затем уменьшить/увеличить натяжение в направлении основы.

Примечание

Если из-за отсутствия динамометрических приборов определяется процент растяжения, измерения нужно выполнять максимально точно. Используйте тонкий маркер и аккуратно отмечайте длину растяжения при помощи жёсткой метрической линейки, твёрдо удерживая её во время замера параллельно нитям основы.

Устройства с плавающими зажимами

Зажимы установлены на подвижные опоры, позволяющие их перемещать вдоль краёв установки. Это уменьшает перекосы ткани по углам, нагрузка в них резко снижается. Процедура натяжения аналогична, но имеет важную особенность: тензометр применим с самого начала, так как ткань зафиксирована по четырём сторонам и достаточно жёстка для размещения на ней прибора. Ниже описан типичный процесс, который можно принять за образец при работе с любой трафаретной тканью.

Этап первый

• Зафиксируйте два конца ткани по направлению основы на узких сторонах установки.
• Слегка натяните её для проверки выравнивания сетки по длинной стороне перед закреплением зажимов.
• Зажмите сетку с четырёх сторон, натянув ткань рукой перед окончательной фиксацией губок. До начала натяжения удостоверьтесь, что ткань лежит в установке  максимально ровно, не провисая.

Этап второй

• Натяните ткань по направлению основы до половины требуемой величины. Например, если нужно 24 Н/см, доведите натяжение до
  12 Н/см, сделайте паузу 2 минуты и восстановите 12 Н/см.
• Натягивайте ткань в направлении утка, пока натяжение в обоих направлениях не уравняется. В нашем примере, с большой вероятностью оно будет 20 Н/см. Затем доведите натяжение до 24 Н/см, каждый раз постепенно увеличивая его в каждом направлении на 1 Н.
• Сделайте паузу 2-4 минуты, затем восстановите натяжение до 24 Н/см, начиная с направления, в котором произошло его наибольшее падение. Помните, что при натяжении в одном направлении усилие передаётся на перпендикулярные нити, что также увеличивает натяжение.
• Приклеивать следует через 10 минут после релаксации ткани.

Примечание

В отличие от пневматических систем, период релаксации ткани в механических устройствах начинается сразу при остановке натяжения. Поэтому процесс длительнее, больше и переменных параметров.

Распределение натяжения в механических системах

В них рама независима от системы натяжения. После освобождения сетки элементы рамы не могут сохранять неизменное положение под давлением натянутой ткани, что ведёт к прогибу сторон рамы к центру и потере натяжения. Рамы, чьи стороны были предварительно выгнуты наружу, нейтрализуют это явление и минимизируют падение натяжения.

Зачастую для экономии применяются рамы несоответствующего профиля, что является причиной большой потери натяжения, составляющей 20–50% в зависимости от размера, силы натяжения и конструкции элементов рамы. Несмотря на множество исследований, прогнозировать окончательный уровень натяжения так и не научились из-за очень большого количества переменных параметров. Поэтому оператор должен самостоятельно накапливать опыт работы с конкретными материалами в конкретных условиях.

При оптимальных условиях натяжение, замеренное в центре трафарета, всегда ниже, чем перед освобождением сетки. Падение натяжения всегда резкое, зависит от размера рамы и её поперечного сечения. Для оценки соответствия профиля рамы решаемой задаче следует измерить натяжение в пяти точках по обоим направлениям: в центре и местах пересечения воображаемых линий, проведённых через точки, соответствующие половине и трети каждой стороны (рис. 2). Если натяжение одинаково или отличается от центрального в пределах 1 Н/см, параметры рамы приемлемы. Если разница больше, то усталостные напряжения слишком велики, и раму лучше заменить, либо она изначально не рассчитана на подобную работу.

В отличие от пневматических систем, особенно когда профиль рамы выбран неверно, натяжение в углах трафарета, изготовленного на механическом оборудовании, выше. Причина — расстояние между центрами противолежащих секций рамы уменьшается после освобождения ткани. Результат — повышенное давление ракеля на трафарет; следствие — ухудшение качества печати, снижение стабильности трафаретной ткани и долговечности трафарета.

Примечание

Завышенное на некоторых участках натяжение (ближе к углам) в течение 48 часов снижается и стабилизируется, повышая равномерность натяжения

Борьба с потерей натяжения

Один из способов компенсации искривления рам (не всегда удобный и производительный) — устройства предварительного напряжения рам, изготавливаемые некоторыми производителями систем натяжения и сжимающие рамы с двух или четырёх сторон.

Такое устройство вполне можно сделать самостоятельно, главная проблема — контролируемость предварительного напряжения. Чрезмерное сжатие впоследствии может вызвать слишком большой рост натяжения ткани, вплоть до её разрыва. Есть риск, что при неосторожном применении будет превышен предел упругости металла, в результате чего рама не вернётся в исходную форму. Если прочность металла рамы известна, лучше использовать систему предварительного напряжения с пневматическим приводом (рис. 3). Тогда распределение усилий натяжения и режим стабилизации будут близки к показателям, обеспечиваемым системой пневматического натяжения.

Натяжение самонатягивающими рамами

Из-за небольших отличий в принципах работы рам разных производителей рекомендуется следовать инструкциям разработчика. Но есть общие правила, не зависящие от марки рамы.

• Нити ткани должны идти строго параллельно сторонам рамы.
• Ткань должна поддерживаться или быть выровнена с поверхностью рамы до установки в фиксирующее устройство (рис. 4), это обеспечит параллельность нитей ткани и сторон рамы, поможет достичь наивысшего уровня натяжения.
• Перед натяжением ткани четыре её угла должны быть ослаблены для ликвидации дополнительно возникающего напряжения и угрозы её преждевременного разрыва (рис. 5).
• После этого можно производить натяжение до требуемой величины, одинакового по направлениям основы и утка. Успех зависит от опыта оператора и соблюдения технологии, предписанной для типа рамы. Стабилизация натяжения на этих рамах идентична механическим системам.

Резюме ¹

При подготовке новых трафаретов помните:

• выбранная рама должна иметь конструкцию, адекватно противостоящую давлению ткани;
• хотя высокомодульные ткани стабилизируются быстрее традиционного полиэфира, для них полезен кратковременный период адаптации перед приклеиванием к раме; иногда это позволяет системе стабилизироваться;
• нельзя натягивать ткань сверх рекомендуемых производителем уровней;
• поверхность рамы должна быть чистой и не иметь больших выступов перед приклеиванием ткани;
• натяжение лучше контролировать тензометром;
• все тензометры должны проверяться хотя бы раз в квартал;
• натянутым сеткам нужно дать время для стабилизации (24-36 ч) перед началом работы;
• сетки для многоцветной печати должны иметь одинаковое натяжение и создаваться на одном оборудовании;
• металл рамы изнашивается: старая рама не даст тех результатов,  что и новая той же конструкции;
• натяжение следует сравнивать только с помощью однотипных инструментов; если их марка различна, убедитесь, что одинаковы калибровочные характеристики.

^* Статья продолжает серию публикаций, подготовленных на основе книги технического специалиста Saati Андре М. Пейскенса,
выпущенной «АТ Десайн» в 2001 г. Печатается с официального разрешения Saati и «АТ Десайн».

¹ По итогам этой и двух предыдущих публикаций.