|
|
"Świat Druku" - miesięcznik
Archiwum
Rok 2002
Czerwiec
Parametry roztworów zwilżających
|
|
Jednym z najważniejszych elementów procesu drukowania offsetowego jest cykliczne nawilżanie elementów niedrukujących na formie drukowej. Poprawa jakości druków w znacznym stopniu zależy od rozwiązania problemów związanych z nawilżaniem formy. Aby móc osiągnąć optymalną jakość procesu drukowania, trzeba wiedzieć, jaki jest skład roztworu zwilżającego, jaka jest optymalna ilość roztworu zwilżającego podawana na formę drukową, w jaki sposób roztwór jest nanoszony, oraz znać wiele innych czynników. Wszystkie te czynniki mają wpływ na powierzchnie, które stykają się ze sobą w procesie drukowania i w końcowym efekcie - na jakość produkcji drukowanej.
|
Proces wytwarzania (przygotowania) roztworu zwilżającego, mającego niezbędne właściwości technologiczne składa się z szeregu operacji technologicznych, pokazanych na rys. 1.
Wybór konkretnego typu roztworu zwilżającego zależy od wielu czynników (rys. 2).
Parametry jakości roztworów zwilżających stosowanych w drukowaniu offsetowym można podzielić na trzy grupy: parametry związane z procesem drukowania, parametry stabilności i parametry reprodukcyjno-graficzne. Można je przedstawić w postaci hierarchicznej struktury (rys. 3). Korzystając z takiej klasyfikacji, przy modelowaniu procesu można określić ważność tych lub innych parametrów jakości roztworów i celowo regulować je w procesie drukowania.
W wieloetapowym procesie poligraficznym oryginał podlega wielokrotnym transformacjom. Na każdym etapie procesu technologicznego zostaje utracona znaczna część informacji oryginału - reprodukcja coraz bardziej od niego odbiega. Zwiększenie wydajności produkcji i jakości druków można osiągnąć normalizując warunki technologiczne procesu drukowania, wprowadzając na szeroką skalę kryteria oceny jakości druków, stosując obiektywne metody kontroli parametrów procesu technologicznego. Wiedza o czynnikach wpływających na wybór roztworów zwilżających, jak również rozumienie ważności tych lub innych parametrów jakości roztworów zwilżających w procesie drukowania daje możliwość celowego wpływania na poszczególne parametry oraz na cały proces.
W przeprowadzanych badaniach zostały zmierzone następujące właściwości roztworów zwilżających:
• kwasowość (pH) roztworu nawilżającego i wody (wyznaczana metodą potencjometryczną przy użyciu pH-metru pH-340)
• twardość roztworu nawilżającego i wody (wyznaczana metodą kompleksometryczną)
• przewodność elektryczna roztworu nawilżającego (wyznaczana za pomocą konduktometru H1 1281 firmy Hanna Instruments (Holandia)
• zwilżanie powierzchni elementów drukujących i niedrukujących offsetowej formy jednometalowej roztworem nawilżającym (wyznaczane według kąta zwilżania, który był mierzony za pomocą mikroskopu BLI)
Rodzaje wybranych do badań roztworów zwilżających wraz z nazwami producentów przedstawiono w tabeli 1. Roztwory zostały przygotowane, zgodnie z instrukcją, przy użyciu wody, która jest podstawą roztworu zwilżającego.
Optymalna wartość pH roztworu zwilżającego zależy od wielu czynników:
• typu zespołu drukującego maszyny offsetowej (dla zespołu nawilżającego mającego dwa wałki nadające pokryte osłoną z tkaniny - pH = 5,2-5,6; dla zespołu alkoholowego z walcem przekazującym do zespołu farbowego - pH = 5,0-5,4; dla zespołu z jednym walcem nadającym bez osłony - pH = 5,2-5,6; dla zespołu nawilżającego typu „Dalgren” - zespół nawilżający połączony z zespołem farbowym - pH = 4,7-5,2);
• materiału zadrukowywanego (dla papieru nie kredowanego - pH = 4,5-6,5; dla papieru kredowanego - pH = 7,5-9,5)
• oraz wielu innych elementów procesu drukowania.
Roztwór zbyt kwaśny (pH < 4,8) powoduje niszczenie elementów drukujących formy, spowalnia proces wysychania farby, co z kolei powoduje jej odwarstwianie na druku, sprzyja niszczeniu formy drukowej, powstawaniu ubytków powierzchni walców. W efekcie występuje pogorszenie podawania farby oraz utlenianie prowadzące do ciemnienia farb drukowych metalizowanych.
Roztwór o wartości pH > 9,5 sprzyja utrwalaniu farby, jednocześnie jednak reaguje z kwaśnymi substancjami, olejami, żywicami, które wchodzą w skład farb drukowych. W rezultacie tworzą się mydła, które działają jako emulgatory (zmniejszają napięcie powierzchniowe na granicy „roztwór-farba”) i sprzyjają tworzeniu się emulsji. Może to spowodować nadawanie farby na całą formę drukową łącznie z elementami niedrukującymi. Za optymalne uważa się wartości pH w przedziale od 4,8 do 5,3.
Tak więc wielkość pH roztworu zwilżającego ma znaczący wpływ na niektóre jego właściwości istotne dla procesu drukowania (rys. 4). Roztwór zwilżający i jego główne właściwości z jednej strony, oraz papier, farba i inne czynniki procesu drukowania z drugiej strony, powinny być wzajemnie dostosowane. Przyjęty przedział wartości pH stanowi kompromis z punktu widzenia procesu druku.
W tabeli 1 zostały przedstawione parametry badanych roztworów zwilżających. Wartość pH mieści się w zalecanym przedziale.
Zbadano również zależność pH roztworu zwilżającego od jego temperatury i stężenia alkoholu izopropylowego. Na przedstawionych diagramach (rys. 5), które charakteryzują te zależności dla roztworów zwilżających z domieszką „Aqua-stabil K”, widzimy stały wzrost wartości pH wraz ze zwiększeniem stężenia alkoholu izopropylowego w roztworach oraz jej spadek w miarę zwiększania temperatury roztworu. Podobne zależności zostały zaobserwowane podczas badania innych roztworów zwilżających.
Otrzymane wyniki badań wskazują, że optymalna temperatura w strefie pracy roztworów leży w granicach 10-20oC. Stężenie alkoholu w roztworach ma nieco mniejszy wpływ na wielkość pH, ale zaleca się utrzymywanie go na minimalnym poziomie.
Przewodność elektryczna jest wskaźnikiem, który charakteryzuje zdolność substancji do przewodzenia elektryczności. W roztworach wskaźnik ten jest powiązany z rozkładaniem soli na cząsteczki naładowane elektrycznie (jony). Im większa jest liczba rozłożonych na jony cząsteczek soli w roztworze, tym większa jego przewodność. Mierząc przewodność można wyznaczyć procentową zawartość domieszek wprowadzonych do roztworu w celu stabilizacji kwasowości i twardości roztworu nawilżającego. Cząsteczki pigmentów farby drukowej wodorozcieńczalnej zwiększają przewodność roztworu, a roztwory zmywające i kurz papierowy - zmniejszają. Trzeba zaznaczyć, że w literaturze fachowej nie ma jednoznacznej opinii co do optymalnej wielkości przewodności roztworów zwilżających: w większości wypadków mówi się jedynie, że przewodność roztworu zwilżającego nie powinna przekraczać 15 000 mS/cm.
Zaleca się przeprowadzanie pomiaru przewodności elektrycznej w dwóch etapach: na początku mierzy się przewodność właściwą czystej wody - powinna ona wynosić około 200 mS/cm. Następnie mierzy się przewodność roztworu zwilżającego. Przewodność elektryczna roztworu powinna mieścić się w granicach 1200-1500 mS/cm. Innymi słowy, przewodność roztworu zwilżającego powinna być o 1000--1300 mS/cm większa od przewodności wody.
Przewodność roztworu zwilżającego w drukowaniu offsetowym zależy bezpośrednio od ilości zawartego w nim alkoholu izopropylowego. Alkohol izopropylowy miesza się z wodą w dowolnej proporcji. Alkohol nie rozkłada się na jony tak jak sól. Wynika z tego, że alkohol izopropylowy nie przewodzi ładunków elektrycznych w objętości roztworu, a zatem przewodność roztworu spada wraz ze wzrostem udziału alkoholu w roztworze. Trzeba również zaznaczyć, że na przewodność roztworu ma wpływ także jego temperatura. Przeprowadzone badanie roztworu zwilżającego na bazie środka „Aqua-stabil K”, o różnej zawartości alkoholu izopropylowego, w wybranych granicach temperatur (rys. 7), pozwala na oznaczenie optymalnej zawartości alkoholu, która wynosi 8%. Maksymalna zawartość alkoholu nie powinna przekraczać 12-15%, co odpowiada współczesnej praktyce i zaleceniom specjalistów-praktyków.
Przewodność roztworu zwilżającego zależy od stężenia domieszki i od temperatury (rys. 8). Im wyższe stężenie domieszki i temperatura roztworu, tym większa jest jego przewodność. Stężenie domieszki wyznacza producent; wynosi ono około 3%.
Znaczny wpływ na właściwości roztworów zwilżających ma woda, którą stosujemy jako podstawę roztworu zwilżającego, a w szczególności jej twardość. Jeżeli stężenie jonów węglowodorowych jest większe niż 250 mg, gwałtownie zmniejsza się pojemność buforowa roztworu. Twardość wody powyżej 15% (d = 0,178 milimoli CaO na litr) jest przyczyną takich defektów, jak lokalne nieprzyjęcie farby przez powierzchnię walców i naniesienie farby na walce zespołu zwilżającego. Duża ilość siarczanów wapnia lub magnezu albo chlorków w wodzie również sprzyja tworzeniu się nierozpuszczalnych tłustych mydeł wapnia czy magnezu, które osadzają się na formie drukowej, gumie i powierzchni walców. Aby zapobiec temu zjawisku, do roztworów zwilżających dodaje się domieszki, które mają za zadanie neutralizację mydeł. Podczas przeprowadzonych badań (tabela 1) największy efekt w zmniejszeniu twardości został osiągnięty w wypadku wykorzystania domieszek Supreme-250 i Grüne Welle Siegwerk 50-060170-3.
Efektywność roztworów zwilżających jest związana z obecnością w ich składzie różnych domieszek, przy czym ich zawartość dochodzi czasem do 20% i więcej. Wprowadzenie do składu roztworu substancji powierzchniowoczynnych (alkoholu) ma za zadanie zmniejszenie wielkości napięcia powierzchniowego na granicy powierzchni, które stykają się ze sobą (elementów drukujących i niedrukujących na formie drukowej, walców i cylindrów, roztworu zwilżającego i farby). Ze zmniejszeniem napięcia powierzchniowego zwiększa się zwilżalność, a także zwiększa się ilość roztworu, który jest nanoszony na formę, co daje możliwość optymalizacji procesu: zmniejsza się możliwość naniesienia farby na elementy niedrukujące formy, szybciej tworzy się stabilna emulsja „roztwór zwilżający - farba”.
Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że roztwory zwilżające różnych firm, jakkolwiek różnią się pomiędzy sobą niektórymi właściwościami oraz przeznaczeniem, wszystkie dają możliwość zapewnienia stabilnego przeprowadzenia procesu drukowania oraz drukowania na odpowiednim poziomie jakości.
O. Melnykow, J. Rumiancew, O. Łazarenko, N. Łotoszyńska
|
|
|
|
