|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2002
Czerwiec
Nowe metody wykonywania form sitodrukowych
|
|
Sitodruk, pomimo silnej konkurencji drukowania cyfrowego (zwłaszcza w dziedzinie drukowania plakatów), nadal się rozwija. Wprowadzane są nowe technologie, które mają wzmocnić pozycję sitodruku przez obniżenie kosztów produkcji i podniesienie jakości. Celem tego artykułu jest przedstawienie nowych technologii wykonywania form sitodrukowych, z omówieniem ich możliwości technicznych.
|
Podział metod wykonywania form sitodrukowych
Formy sitodrukowe można wykonać metodami:
• fotochemiczną
• natryskowo-fotochemiczną
• laserową.
Metoda fotochemiczna może być:
• bezpośrednia - na sito nakłada się warstwę światłoczułą i naświetla ją na sicie
• pośrednia - folię światłoczułą naświetla się i wywołuje poza sitem, a następnie przenosi się ją na sito.
Do wykonywania form sitodrukowych metodą bezpośrednią stosuje się roztwory kopiowe i folie kapilarne. Do wykonywania form metodą pośrednią stosuje się folie światłoczułe, najczęściej ze związkami żelaza.
Naświetlanie przy wykonywaniu form bezpośrednich może być stykowe lub fotoprojekcyjne.
Metoda bezpośrednia z zastosowaniem roztworów kopiowych
Ta technologia jest szeroko stosowana i dlatego zostanie tylko krótko opisana.
Na ramę z napiętą, odtłuszczoną siatką nanosi się ciekłe roztwory kopiowe, które po wysuszeniu tworzą fotoutwardzalną warstwę na powierzchni siatki. Dokładność nanoszenia warstwy metodami ręcznymi w najlepszym przypadku wynosi +/- 5 mm. Urządzenia do automatycznego nanoszenia warstwy kopiowej umożliwiają szybsze nanoszenie warstwy oraz zaostrzają tolerancje jej grubości do +/- 1 mm. Warstwy światłoczułe są stykowo naświetlane przez prawoczytelne diapozytywy. W czasie wywoływania (wymywania) usuwa się nienaświetlone elementy warstwy kopiowej. Po wysuszeniu warstwy otrzymuje się gotową formę drukową. Po drukowaniu można - w wypadku wielu warstw światłoczułych - zregenerować sito usuwając z niego naświetlone elementy.
Metoda pośrednia z zastosowaniem folii światłoczułych
Folie światłoczułe na podłożu poliestrowym o grubości 0,10 mm mają warstwę ze światłoczułymi solami żelaza, najczęściej o grubości 0,15 mm, która zabezpieczona jest warstwą ochronną (rys. 1).
Technologia wykonania formy drukowej obejmuje następujące etapy:
• przygotowanie siatki, przy czym zarówno siatki nylonowe, jak i poli-estrowe, przed pierwszym użyciem przeciera się przez okres 1-2 minut na mokro za pomocą firmowego proszku ściernego lub proszku z węglika krzemu o ziarnistości 500, w celu zwiększenia przyczepności warstwy kopiowej do sita; następnie spłukuje się sito pod silnym strumieniem wody; nie należy stosować domowych środków ściernych, gdyż zawierają one cząsteczki różnej wielkości, które mogą zatykać oczka siatki; ponadto mogą one zawierać substancje obniżające przyczepność warstwy światłoczułej do podłoża; przy stosowaniu regenerowanych sit proces ten nie jest potrzebny
• odtłuszczenie siatki za pomocą firmowych roztworów odtłuszczających lub za pomocą 20-procentowego roztworu wodorotlenku sodu; po odtłuszczeniu i spłukaniu wodą należy pozostałości wodorotlenku sodowego zneutralizować za pomocą 5-procentowego kwasu octowego; nie należy stosować domowych środków odtłuszczających, które nieraz zawierają środki zmniejszające przyczepność warstw do siatki
• naświetlenie folii światłoczułej (rys. 2) przez diapozytyw lub formę kopiową diapozytywową poza sitem przy zastosowaniu zwykłych kopioram, np. offsetowych; naświetla się przez podłoże poliestrowe, to znaczy warstwa fotograficzna diapozytywu skierowana jest do podłoża folii światłoczułej; dzięki temu największe fotoutwardzenie następuje w warstwie blisko podłoża, natomiast części warstwy blisko powierzchni są słabo fotoutwardzone, co ułatwia późniejsze przeniesienie warstwy na sito; optymalny czas naświetlania należy ustalić przez naświetlanie testowe; przy zbyt długim czasie naświetlania fotoutwardzenie sięga stosunkowo głęboko, co obniża przyczepność warstwy do sita
• zainicjowanie (aktywacja) procesu polimeryzacji chemicznej warstwy przez zanurzenie naświetlonej folii w firmowym roztworze aktywatora lub w roztworze 1,5% wody utlenionej, dzięki któremu elementy naświetlone tracą swą rozpuszczalność w wodzie; aktywację należy przeprowadzić nie później niż 30 minut po naświetleniu; po dłuższym czasie naświetlony obraz stopniowo zanika, a po 12-15 godzinach zanika całkowicie; przy zbyt krótkim czasie aktywacji lub przy zbyt rozcieńczonym roztworze wody utlenionej warstwa światłoczuła może spłynąć z powierzchni podłoża
• wywoływanie za pomocą strumienia ciepłej wody; wymywa się nienaświetlone elementy warstwy światłoczułej, po czym kopię spłukuje się zimną wodą
• przeniesienie obrazu z folii na sito w ten sposób, że naświetloną, wywołaną i jeszcze wilgotną folię kładzie się na gładkim podłożu, np. na matowanej szybie, warstwą światłoczułą do góry; na folii kładzie się odtłuszczone sito stroną drukową do folii; na sicie kładzie się bibułę albo czysty arkusz papieru gazetowego i za pomocą wałka przyciska sito do wywołanej folii; czynność tę należy przeprowadzić bardzo ostrożnie, gdyż napęczniała warstwa kopiowa jest bardzo wrażliwa na zarysowanie, cząstki kurzu itp.
• suszenie obrazu na sicie w temperaturze pokojowej; po wysuszeniu warstwy zdejmuje się folię podłożową
• korektę minusową przeprowadza się przez pokrycie określonych miejsc siatki specjalnym roztworem korekcyjnym.
Do zalet kopii pośredniej należą:
• wyeliminowanie stosunkowo kłopotliwych metod nanoszenia roztworu kopiowego na sito
• większa dokładność grubości warstwy kopiowej na sicie
• krótki czas wykonania formy sito-drukowej
• wysoka rozdzielczość (większa niż przy stosowaniu roztworów kopiowych).
Wadami kopii pośredniej są:
• stosunkowo mała wytrzymałość formy sitodrukowej (niski nakład)
• wyższe koszty stosowanych materiałów.
Metoda bezpośrednia z zastosowaniem folii kapilarnych
Folie kapilarne na podłożu poli-estrowym mają warstwę fotoutwardzalną. Zazwyczaj podłoże poliestrowe ma grubość 50 mm, a warstwy światłoczułe mają następujące grubości:
• 18-20 mm - przy stosowaniu siatek o gęstości 120-185 nitek/cm
• 25-30 mm - przy stosowaniu siatek o gęstości 90-110 nitek/cm
• 30-50 mm - przy stosowaniu siatek o gęstości 70-110 nitek/cm.
Folie należy przechowywać w temperaturze 15-20oC i przy wilgotności 45-65%.
Technologia wykonywania formy sitodrukowej (rys. 3) obejmuje następujące etapy:
• przygotowanie i odtłuszczenie sita - tak jak w p. 3
• nałożenie na wilgotne sito folii kapilarnej; dzięki zwilżeniu siatki, a tym samym brakowi ładunków elektrostatycznych, zmniejsza się możliwość przyczepienia cząsteczek kurzu do siatki; ewentualne cząsteczki kurzu lub inne drobne zanieczyszczenia znajdujące się pomiędzy siatką a warstwą światłoczułą uniemożliwiają równomierne naniesienie warstwy światłoczułej na sito (rys. 4b); folię kładzie się na gładkim podłożu, np. na płycie szklanej, warstwą światłoczułą do góry; na folii kładzie się wilgotną siatkę stroną drukową do folii; dzięki właściwościom kapilarnym warstwa wchodzi w głąb siatki; nadmiar wody można usunąć za pomocą gąbki lub arkusza papieru; przy dużych formatach zaleca się nawinięcie folii kapilarnej na jakiś rdzeń (wałek) i powolne odwijanie folii na pionowo ustawione sito; przy zbyt szybkim nakładaniu folii pozostające pęcherzyki powietrza uniemożliwiają równomierne przyleganie warstwy światłoczułej do sita (rys. 4a); przy operowaniu folią kapilarną nie można dopuścić do powstania odgnieceń (rys. 4c) na folii, które uniemożliwiają uzyskanie prawidłowej formy sitodrukowej; dokładność nanoszenia warstwy na sito wynosi +/- 2 mm
• wysuszenie folii kapilarnej na sicie; niedostateczne wysuszenie prowadzi do słabej przyczepności warstwy światłoczułej do sita
• zdjęcie podłoża poliestrowego
• naświetlenie przez diapozytyw lub formę kopiową pozytywową w ten sposób, by warstwa fotograficzna była skierowana do warstwy światłoczułej na sicie; następuje fotoutwardzenie elementów naświetlonych; zbyt krótkie naświetlenie prowadzi do słabej przyczepności warstwy światłoczułej do sita
• wywołanie, to jest rozpuszczenie nienaświetlonych elementów za pomocą wody o temperaturze pokojowej; po wywołaniu należy usunąć nadmiar wody za pomocą gąbki
• suszenie sita w temperaturze maksymalnej 40-50oC
• retusz, który na suchym sicie przeprowadza się tak, jak przy stosowaniu roztworów kopiowych.
Wszystkie prace z folią kapilarną przed procesem naświetlania należy przeprowadzać przy żółtym świetle albo przy rozproszonym słabym świetle dziennym.
W przypadku konieczności wykonania formy sitodrukowej do wysokich nakładów można od strony raklowej nanieść dodatkową warstwę z użyciem roztworu kopiowego.
Zaletą metody z folią kapilarną w porównaniu do metody z roztworami kopiowymi jest:
• wyeliminowanie kłopotliwych i czasochłonnych metod nanoszenia płynnego roztworu kopiowego
• możliwość uzyskania warstwy o ostrzejszej tolerancji grubości
• uzyskanie warstw o stosunkowo dużej rozdzielczości.
Zaletą metody w porównaniu do metody pośredniej jest:
• możliwość uzyskania grubszej warstwy
• możliwość uzyskania warstwy o większej wytrzymałości na ścieranie.
Wadą tej metody jest:
• wyższa cena w porównaniu do roztworów kopiowych
• stosunkowo trudna regeneracja sita po drukowaniu.
Metoda bezpośrednia fotoprojekcyjna
Opracowana w latach siedemdziesiątych XX wieku technologia projekcyjnego wykonywania form sitodrukowych początkowo nie znalazła szerokiego zastosowania ze względu na stosunkowo niską światłoczułość znanych wtedy warstw kopiowych oraz stosunkowo słabe źródła promieniowania. Opracowanie w ostatnich latach nowych materiałów światłoczułych oraz źródeł promieniowania o większej mocy umożliwiło szersze wprowadzenie tej technologii w zakładach sitodrukowych.
W metodzie fotoprojekcyjnej stosuje się roztwory kopiowe do przygotowywania warstw fotoutwardzalnych o podwyższonej czułości, które nanosi się na sito tak, jak przy metodzie bezpośredniej.
Do naświetlania projekcyjnego stosuje się urządzenie podobne do powiększalnika. Diapozytyw lewoczytelny umieszcza się w specjalnej ramce, gdzie za pomocą podciśnienia zostaje przyssany do płyty szklanej. Promieniowanie z lampy nadfioletowej przechodzi przez diapozytyw i obiektyw, i pada na stronę drukową sita, na którym znajduje się warstwa fotoutwardzalna o podwyższonej światło-
czułości. Jakość stosowanych diapozytywów powinna być wysoka, bo ewentualne ich błędy zostaną powiększone. Należy zwrócić uwagę na równomierne oświetlenie całej powierzchni sita, gdyż w przeciwnym wypadku mogą powstać zmiany tonalne zwłaszcza na odbitkach wielobarwnych.
W czasie naświetlania następuje fotoutwardzenie elementów naświetlonych, które tym samym tracą swą rozpuszczalność w wodzie. Następnie wymywa się elementy nienaświetlone za pomocą wody, uzyskując po wysuszeniu gotową formę sitodrukową.
Naświetlanie projekcyjne umożliwia uzyskanie obrazów powiększonych (w stosunku do obrazu na diapozytywie). Obecnie stosuje się stopnie powiększenia od 2 do 15. [1] Dalsze powiększenie prowadzi do obniżenia jakości obrazu na formie sitodrukowej.
Powiększenie obrazu na sicie powoduje zmniejszenie jego gęstości rastrowej wyrażonej w ilości pkt/cm o wartość równą stopniowi powiększenia. Przykładowo: z diapozytywu o gęstości 80 pkt/cm otrzymuje się przy 5-krotnym powiększeniu obraz o gęstości 80:5 = 16 pkt/cm.
Diapozytywy do kopiowania stykowego bezpośredniego są prawoczytelne i zgodnie z normą ISO 12647-5 powinny mieć gęstość optyczną elementów rysunkowych minimum 3,5. Diapozytywy do kopiowania projekcyjnego powinny być lewoczytelne, o gęstości optycznej minimum 3,5, przy czym gęstość obrazu rastrowego powinna być dostosowana do przewidzianego powiększenia. Na formach wykonywanych metodą fotoprojekcyjną stosuje się obecnie gęstości rastra do 22 pkt/cm [1], podczas gdy przy kopiowaniu stykowym stosuje się rastry do 40 pkt/cm, a przy pracach specjalnych nieraz nawet do 54 pkt/cm. Do kopiowania projekcyjnego można stosować zarówno rastry konwencjonalne, jak i stochastyczne.
Rozdzielczość przy metodzie bezpośredniej stykowej zależy przede wszystkim od rozdzielczości i grubości warstwy kopiowej, i mieści się w zakresie 25-40 mm. Przy metodzie fotoprojekcyjnej rozdzielczość obrazu zależy zarówno od rozdzielczości i grubości warstwy fotoutwardzalnej na sicie, jak i od gęstości obrazu rastrowego dia-pozytywu, stosowanego stopnia powiększenia oraz od jakości obiektywu w urządzeniu naświetlającym. Również przy tej metodzie można uzyskać rozdzielczość od 25-40 mm. [1]
Do kopiowania projekcyjnego muszą być stosowane specjalne warstwy wysokoczułe. Obecnie wiele firm produkuje takie warstwy. Dla przykładu, tab. 1. podaje warstwy znanej na rynku polskim firmy KIWO [5] (tab. 1).
Z zestawienia wynika, że produkowane roztwory kopiowe różnią się właściwościami oraz zakresem stosowania.
Zaletami metody fotoprojekcyjnej są:
• możliwość stosowania mniejszych diapozytywów, co obniża koszty produkcji
• możliwość powiększania obrazu na sicie, co umożliwia wykonanie odbitek wielkoformatowych, np. plakatów.
Wadą metody fotoprojekcyjnej jest niższa jakość odbitki, co jednak przy plakatach nie ma znaczenia, bo obraz jest oglądany z większej odległości. Wprowadzenie tej metody wymaga zakupu urządzenia do naświetlania projekcyjnego. Urządzenia takie dostarczają m.in. firmy Siebdrucktechnik Vertriebs i Svecia Siebdrucktechnik.
Metoda natryskowo-fotochemiczna
Przy metodzie natryskowo-fotochemicznej, zwanej również CtS (Computer-to-Screen, tzn. od komputera do siatki sitodrukowej), na sito nanosi się warstwę fotoutwardzalną, tak jak przy metodach bezpośrednich. Po wysuszeniu warstwy natryskuje się na sito sterowany komputerem strumień czarnej farby lub wosku (ink-jet), który pokrywa tylko przyszłe elementy niedrukujące. W ten sposób otrzymuje się na warstwie fotoutwardzalnej czarny obraz, który tworzy maskę nieprzepuszczalną dla promieniowania, a więc zastępuje diapozytyw. W czasie naświetlania tak przygotowanego sita następuje fotoutwardzenie warstwy światłoczułej w miejscach bez maski. W czasie wymywania usuwa się elementy czarnej maski wraz ze znajdującymi się pod nią nienaświetlonymi elementami warstwy światłoczułej otrzymując formę drukową z otwartymi oczkami sita w miejscach nienaświetlonych.
Obecnie metodą laserowo-fotochemiczną można wytworzyć punkty drukowe o średnicy minimum 50 mm, przy gęstościach obrazu rastrowego do 26 pkt/cm. Przy niskiej rozdzielczości stosowanych urządzeń otrzymuje się ząbkowane krawędzie kopiowanych elementów i dlatego do prac rastrowych oraz do drukowania odbitek o wyż-szej jakości powinno się stosować urządzenia o rozdzielczości minimalnej 800 dpi.
Niektóre urządzenia natryskowe można po wymianie głowicy stosować do wykonania wielobarwnej odbitki próbnej lub do bezpośredniego drukowania natryskowego niewielkich nakładów wielobarwnych. Na podstawie odbitki próbnej można wykreślić krzywą zgodności drukowania i przy stosowaniu odpowiedniego programu można w komputerze przeprowadzić korektę natryskiwania, która umożliwi uzyskanie odbitek o lepszej zgodności reprodukcji.
Zaletami metody natryskowo-fotochemicznej są:
• eliminacja diapozytywów wraz z ekotoksycznymi chemikaliami do ich obróbki oraz wszystkimi błędami występującymi w czasie kopiowania przez diapozytywy
• możliwość skorzystania z danych cyfrowych w komputerze
• mniejsza możliwość podświetlenia, a tym samym mniejsze zmiany tonalne skopiowanego rysunku na formie drukowej
• możliwość przeprowadzenia elektronicznej korekty w komputerze, co umożliwia uzyskanie odbitki o większej zgodności reprodukcji
• możliwość wydrukowania za pomocą tego samego urządzenia odbitek próbnych lub niewielkiej ilości odbitek nakładowych.
Wprowadzenie tej metody wymaga odpowiednich urządzeń natryskowych wraz z komputerem i odpowiednim programem. Urządzenia te produkowane są m.in. przez firmy: Kissel+Wolff, Lüscher AG, Svecia Siebdrucktechnik, Heinrich Mantel, Mechatron. Oferowane są urządzenia od formatu A4 do formatu 2400×3000 mm przy rozdzielczości do 900 dpi. [2] Pracują z szybkością 12-20 min/m2.
Obecnie jest opracowywana nowa metoda, według której strumień farby wytwarza bezpośrednio na sicie elementy niedrukujące.
Metoda laserowa [2]
Przy metodzie laserowej promień laserowy sterowany komputerem usuwa z określonych miejsc specjalną warstwę ochronną znajdującą się na sicie metalowym uwalniając poszczególne oczka siatki. Oferowane są urządzenia umożliwiające przygotowanie formy drukowej od formatu A5 do 1300×1850 mm. Rozdzielczość urządzeń wynosi obecnie od 635 do 1270 dpi. [2] Metoda laserowa jest już stosowana do wykonywania form sitodrukowych do zadrukowywania tkanin i płytek ceramicznych, ale w sitodruku typowym jest stosowana w niewielkim zakresie. Jednym z utrudnień jest konieczność stosowania siatek metalowych [2]. Urządzenia do napromieniowania laserowego oferuje firma Mografo.
Metody kontrolne przy wykonywaniu form sitodrukowych
Podstawowe badania kontrolne są jednakowe przy wszystkich metodach wykonywania form sitodrukowych. Konieczne jest urządzenie do pomiaru naprężenia siatki. Różnice naprężenia kompletu sit do drukowania wielobarwnego nie powinny przekroczyć 1N/cm.
Za pomocą urządzenia do pomiaru chropowatości powierzchni (Rz) mierzy się gładkość na stronie drukowej sita. Przy chropowatości Rz >10 mm może wystąpić efekt ząbkowania krawędzi zadrukowanych elementów. Przy wartościach Rz < 4 mm mogą powstać trudności w czasie zadrukowywania bardzo gładkich podłoży.
Do pomiaru grubości warstwy na sicie stosuje się urządzenia magnetyczno-indukcyjne, przy czym grubość warstw na poszczególnych formach do drukowania wielobarwnego powinna być jednakowa. Najlepsze tolerancje grubości uzyskuje się przy stosowaniu urządzeń do nanoszenia warstwy światłoczułej oraz w przypadku stosowania folii światłoczułych (do metody pośredniej) i folii kapilarnych.
Jeśli dla uniknięcia mory przewiduje się przymocowanie siatki do ramy w ten sposób, by nitki siatki były ustawione pod odpowiednim kątem do ramy, potrzebna jest lupka ze skalą kątową.
prof. dr Herbert Czichon
dr Maria Czichon
Instytut Poligrafii Politechniki WarszawskiejLiteratura
1. M. Pöller (FOGRA): Entwicklung der Druckformenherstellung im Siebdruck - Projektionskopie, CTS. Bundesverband Druck und Medien Informationen IV/2000, s. 1-8.
2. H. Geiß: Digitale Druckvorstufe im Siebdruck. Bundesverband Druck Informationen I/1998, s. 1-8.
3. H. Czichon, M. Czichon: Sitodruk. Skrypt Instytutu Poligrafii Politechniki Warszawskiej (2001).
4. Ausbildungsleitfaden Siebdruck. Verband der Druckindustrie. 2 Auflage 2000.
5. Prospekty firmy KIWO.
|
|
|
|
