27.02.2004.
POVRŠINSKE POJAVE
Površinska napetost i kvašenje
Pojave koje nastaju na graničnoj površini faza npr. na površini čvrstog tela
koje se nalazi u tečnosti ili gasu, zatim na površini 2 tečnosti koji se trenutno
ne mešaju zovu se površinske. U njih ubrajamo kvašenje, razlivanje i
kapilarno prodiranje tečnosti. Do površinskih pojava dolazi zato što
molekuli iz druge materije koje se nalaze na njenoj površini imaju drugačija
svojstva od onih koje su u unutrašnjosti čvrste ili tečne materije i imaju
slobodnu površinsku energiju. Zamislimo čvrsto telo ili tečnost određene
površine koja ga deli od vazduha. Bilo koji molekuli iz unutrašnjosti
privlače k sebi molekule koji ga okružuju, a i sama je površina privlačenja s
njihovih strana.
Ako je okružena molekulima iste vrste onda se sile međusobnog delovanja
kompenzuju i njihova rezultanta je jednaka nuli. Višak energije površinskog
sloja materije u poređenju sa energijom te iste mase iz unutrašnjosti tela
zove se površinska energija. Zbog površinske energije na površini tela javlja
se napetost odnosno sila koja deluje paralelno sa površinom i nastoji
maksimalno smanjiti njenu veličinu. Slobodna površinska energija i napetost
površine brojčano su jednaki. Napetost površine materije zavisi od njenih
karakteristika, ali i o karakteristika materije s kojom su u dodiru, a takođe i
od temperature. Pri istoj temperaturi energija neke materije jednaka je
proizvodu površine i napetosti površine. Sa povišenjem temperature
vrednost napetosti površine pada, jer slabe privlačne sile među česticama.
Ako se jedna materija nalazi u kontaktu sa različitim materijama onda ona
ima različite napetosti površine. Napetost površine vode u kontaktu sa
vazduhom je najviša, zato što su molekuli iz vazduha nepolarni, a voda
polarna. S povišenjem polarnosti rastu sile međusobnog delovanja čestica
unutar te materije, pa na površini ostaje više ne kompenzovane energije tj.
površinska napetost je veća.
Među svim tečnostima koje se upotrebljavaju kao rastvarači nejveću
površinsku napetost ima voda (zato što je najpolarnija tečnost), a najmanje
tečni ugljovodonici, jer su njihovi molekuli nepolarni i ne sadrže polarne
grupe. Površinska napetost čvrstih tela je nekoliko puta veća nego što je kod
tečnosti.
1
Adsorpcija
Adsorpcijom zovemo koncentrisanje gasovite, tečne ili rastvorene materije
na površini čvrstog tela ili tečnosti. Supstanca koja se adsorbuje zove se
adsorbens. Sile koje vežu adsorbens na površinu adsorbenta zovu se
adsorpcione sile. Njihova je priroda ista kao i priroda međumolekularnih i
međujonskih sila. S povećanjem energije površine rastu sile adsorpcije.
Adsorpciona sposonost adsorbenta izražava se količinom materije u
molekulima ili gramima po centimetru kvadratnom njegove površine. Na
izbočinama, šiljcima i drugim površinama gde ima više kristalnih uglova
adsorpciona sposobnost se povećava pa se te tačke odnosno površine zovu
aktivnim.
Mala udubljenja u površini imaju najmanju adsorpcionu sposobnost.
Povećanjem koncentracije adsorbenta i vremena trajanja absorpcije dolazi do
povećanja adsorpcije na svim aktivnim tačkama i konačno pokrije se cela
površina. Formira se zasićeni adsorpcioni sloj koji predstavlja kraj
adsorpcije i tada se asorpcija prekida. Gde god se koristi pojava adsorpcije
uzimaju se što porozniji, hrapaviji ili sitnozrni adsorbenti kao npr. aktivni
ugalj.
Adsorpcija je reverzibilan proces. Adsorbovani molekuli ili joni sposobni su
da pod uticajem vlastitog kinetičkog kretanja i privlačenja iz okline pređu
nazad u okolinu. Ta pojava se zove desorpcija. Kada brzine adsorpcije i
desorpcije postanu jednake nastupa adsorpciona ravnoteža. Adsorpcija u
kojoj dolazi do hemijske reakcije između adsorbenta i adsorpcione supstance
zove se hemisorpcija. Za razliku od obične fizičke adsorpcije hemisorpcija je
ireverzibilna i naopada sa povišenjem temperature. Svojstva supstance u
adsorpcionom sloju bitno se razlikuju od svojstava te iste supstance u masi.
Sa štampajućih elemenata na štamparskoj formi za ravnu štampu masna boja
se ispira kerozinom, ali ti rastvarači ne mogu otopiti adsorpcionu prevlaku
tih supstanci koja se nalazi na samoj površini štamparske forme. Zato se
štamparski elementi ne uništavaju pri pranju boja i na njih se opet mogu
naneti masne boje. Supstance koje smanjuju površinsku napetost i adsorbuju
se na granici faza zovu se površinske aktivne materije.
primeri su etanol i sapun
Nepolarna grupa molekula površinski aktivne materije daje hidrofobna
svojstva i čini površinski aktivno, jer se smanjuje površćinska napetost
adsorbenta. Polarna grupa daje hidrofilna svojstva i zato sve površinske
materije imaju dvojaku prirodu. Čestice supstance međusobno deluju s vrlo
aktivnom površinom kao što su soli i oksidi. Molekul površinske aktivne
2
metala, a trimetalne imaju i treći metal koji služi kao nosač onih metala od
kojih se formiraju slobodne i štampajuće površine.
Bimetalne i trimetalne ploče obezbeđuju milionske tiraže, a zbog svoje
visoke cene koriste se u štamparijama koje štampaju vrednosne papire. Za
izradu monometalnih ploča najviše se koristi aluminijum, a za izradu
polimetalnih koriste se različite kombinacije aluminijuma, bakra, hroma i još
nekih drugih metala. Debljina ofset ploča je oko 0,15 mm za mašine do
formata B3, a 0,3 mm za mašine do formata B1 i ofset rotacije, 0,4 i 0,5mm
za formate preko B1.
MEHANIČKA SVOJSTVA METALA I LEGURA
Pogodnost metala za izradu ofset ploča definišu njihove mehaničke i
elektrohemijske karakteristike, a njih određuje atomska građa pojedinih
metala. Pri normalnoj temperaturi i pritisku metali su kristalne čvrste
supstance. Nihovi atomi su raspoređeni u tačno određenom geometrijskom
obliku koga definiše elementarna kristalna rešetka i ona je specifična za
svaki metal. Tako je elementarna kristalna rešetka aluminujuma, bakra,
olova i nikla centrirana kocka a cinka, magnezijuma heksagonalna prizma. U
elementarnoj kristalnoj rešetci atomi se međusobno dodiruju, a zapravo se
nalaze u uglovima kristalne rešetke ili imaju u drugim kristalnim tačkama.
Više elementarnih kristalnih rešetki čine kristal, a više kristala kristalno
zrno. Kristali obično imaju kristalni obli kao kristalna rešetka dok su
kristalna zrna nepravilnog oblika. Na granicama pojedinih kristala tj.
kristalni zrna može doći do deformacije koje bitno utiču na mehanička
svojstva metala. Dok metale čine jednaki fizički i hemijski identični kristali
legure su mešavina više metala i karakteristike legura bitno se razlikuju od
karakteristika metala od kojih su sastavljeni. Prena građi legure se dele na:
- homogene
- heterogene
Homogene legure su čvrsti rastvori kojima su dodane komponente kako u
tečnom tako i u čvrstom stanju potpuno topljive u osnovnom metalu. Atomi
dodanih komponenata zamenjuju atome osnovnog metala u elementarnoj
kristalnoj rešetki, ili su smešteni između njih pa tako čine kristalne
mešavine.
U heterogenim legurama komponente mogu biti topive, delimično topive ili
uopšte nisu topive u osnovnom metalu. Heterogena legura je grupa
disperziona smeša koja se sastoji od raznovrsnih kristala. Ako komponenta
4
koju dodajemo nije topiva u osnovnom kristalu onda svaki metal zasebno
kristalizira. Češće se dešava da je komponenta koju dodajemo delimično
topiva pa u tom slučaju pored kristala osnovnog metala postoje i mešani
kristali. Kristali pojedinih faza legura međusobno se dotiču i ne mešaju se.
Metali i legute za izradu ofset ploča moraju imati odgovarajuće mehaničke
osobine a to su:
- tvrdoća
- dimenzionalna stabilnost
- elastičnost
- relativna rastegljivost
- i čvrstoća.
Tvrdoća
Tvrdoća je jarakteristika čvrste supstance da se odupre mehaničkim silama
koje nastoje razbiti njenu površinu. Tvrdoća metala i legure za izradu
štamparske forme mora biti što veća da bi tiraž koji možemo odštampati sa
jednom štamparskom formom bio što veći.
Dimenzionalna stabilnost
Dimenzionalna stabilnost je karakteristika čvrstog tela da pod uticajem
promena relativne vlažnosti i temperature vazduha ne menja svoje
dimenzije. Ova osobina zavisi od tačke topljenja, od metala ili legure. Metali
sa niskom tačkom topljenja imaju slabiju dimenzionalnu stabilnost.
Elastičnost
Elastičnost je svojstvo metala da svoj oblik prilagodi delovanju spoljašnjih
mehaničkih sila i da ga zadrži toliko dugo dok te sile deluju. Kad one
prestanu da deluju metal se vraća u prvobitni oblik. Elastičnost je ograničena
granicom elastičnosti. Zbog toga štampar mora biti pažljiv kada postavlja
štamparsku formu na temeljni cilindar ofsetne štamparske mašine. Ako se
prekorači granica elastičnosti dolazi do plastične deformacije, a može doći i
do kidanja štamparske forme. To je izražen problem ofset rotacija.
Relativna rastegljivost
Relativna rastegljivost ukazuje koliko se metal rastegne prilikom loma u
poređenju sa početnom dužinom.
Čvrstoća
Čvrstoća je svojstvo čvrstog tela da se odupre mehaničkim i oplotnim
naprezanjima.
5
rastvaranje metala je korozija,oksidna prevlaka koja je manje ili više
postojana.Najbolje oksidne prevlake su od urana,aluminijuma i cinka.One se
ponašaju pozitivnije nego što odgovara njihovom elktrohemijskom
potencijalu,pa su pogodni za štampanje ploče za ravnu štampu.
Nagrizanje
-To je namerno hemijsko rastvaranje metala,sa ciljem da se na površini
metala formiraju štamparske i slobodne forme.Može biti
hemijsko i
elektrohemijsko.
-Hemijsko:
-Metal se oksidiše pomoću oksidansa bez električne struje.
-Elektrohemijsko:
-Metal se oksidiše delovajem električne struje.Elektricitet ne uzima oksidans
nego izvor.Električna struja na jednoj elektrodi je višak,a na jednoj je
manjak elektrona.Prolaskom električne struje kroz sistem dolazi do hemijske
reakcije na elektrodama.Hemijske reakcije na elektrodi su primarni
elektrohemijski procesi,koji se eventualno istovremeno odvijaju,ali bez
elekrične struje su sekundarni proces.
7
+
-
-
-
-
+
+
+
