Офсетний друк

Взаємозв’язок складу та властивостей зволожувальних розчинів

Під час вибору ЗР до нього слід поставити низку вимог:

Добре змочувати ПЕф;

Забезпечити потрібну гідрофільність поверхні протягом усього процесу друкування тиражу;

Зменшити депресування ДЕф;

Обмежити взаємодію з друкарською фарбою;

Хімічний склад розчину не повинен негативно впливати на папір, властивості фарб, друкарську форму та деталі друкарських машин;

Розчин має бути екологічно прийнятним.

Найважливішими показниками, які характеризують властивості ЗР і тому активно впливають на ефективність зволоження та якість відбитків, є поверхневий натяг і кислотність (рН). Ці показники, в свою чергу, залежать від складових ЗР.

Основою розчину є вода. У принципі можна досягти добрих резуль­татів, якщо для приготування ЗР використати, навіть без будь-яких інших складових, воду з водогону. Однак через високий поверхневий натяг (72...75 • 10-3 Н/м) кількість чистої води, потрібної для зволоження форм, буде значно більшою, ніж треба, щоб забезпечити гідрофільність ПЕф.

Значний вплив на властивості ЗР і, головне, на його буферність, а отже, на поведінку під час друкування має природа води, зокрема, її жорсткість. При концентрації гідрокарбонатів понад 250 мг/л різко змен­шується буферна ємність ЗР. Жорсткість води понад 15 % (^ = 0,178 мілімолів СаО на 1 л) зумовлює такі дефекти, як локальне несприйняття фарби поверхнею фарбових валиків та закочування фарбою валиків ЗА. За умови великої кількості кальцієвих або магнієвих сульфатів чи хлоридів у розчині можуть утворюватися нерозчинні жирні кальцієві або магнієві мила. Мило, що утворилося, осідає на формі, офсетному ГТІ, поверхні валиків. Щоб запобігти цьому, до розчину додають домішки, які нейтралізують мило.

Отже, спершу треба визначити хімічний склад вживаної води, а вже потім сферу її використання.

Ефективність ЗР пов’язана з наявністю в них різноманітних скла­дових, причому їх вміст іноді досягає 20 % і більше. Спиртові та інші домішки до води створюють ПАР у ЗР. Основне їх призначення — зни­зити поверхневий натяг на межі контактних поверхонь ДЕф та ПЕф, валиків, циліндрів, ЗР і фарби. Під час зниження поверхневого натягу завдяки кращому змочуванню збільшується подача ЗР до ДА, зменшу­ється можливість затінення форми, швидше виникає стабільна емульсія «ЗР—фарба».

Близькими є значення поверхневого натягу, які дають такі водяні розчини: 5 %-й ізопропанолу: 2 %-й бутадіолу-2; 1 %-й бутадіолу-1; 0,5 %-й метилбутанолу-4; 0,15 %-й гексанолу-1. Рекомендується замість ізопропанолу вводити до ЗР етиленгліколь, силиконглікольний співпо­лімер і піногасник.

Виділяють три різновиди ПАР — аніоно-, катіоно - та неіоноактивні.

У молекулах аніоноактивних ПАР є гідрофобні частини та одна або кілька полярних груп, що дисоціюють у водяному розчині та створюють негативно заряджені довголанцюгові, органічні іони, які зумовлюють їхню поверхневу активність. Проте використовувати у складі ЗР аніоноактивні ПАР не варто, оскільки ці речовини нестійкі до кислотного середовища. До них зараховують похідні карбонових кислот, алкіл-, та алкіларіл-сульфонати, сульфоетокеилати спиртів, алкідосульфонати.

Катіоноактивні ПАР — це речовини, які у водяному розчині дисоці­юють, утворюючи поверхневоакгивний катіон з гідрофобним ланцюгом. Аніонами, як правило, бувають галогени, однак існують аніони сірчаної та фосфатної кислот. До катіоноактивних ПАР зараховують речовини, що містять азот, сполуки сульфонію та сульфоксонію. їх наявність у розчині збільшує чутливість друкарської форми та швидкість емульгу­вання води у фарбі.

Найбільше зацікавлення для регулювання властивостей ЗР станов­лять неіоноактивні (неіоногенні) ПАР. Поширеними різновидами ПАР є оксидоетиловані спирти, оксиетиловані алкілфеноли, алкіламіни, алкіланіди. Останнім часом поширилося використання ЗР, що містять ізопропіловий спирт. Наявність спирту в розчині допомагає помітно зменшити поверхневий натяг, при цьому не емульгується фарба та не затінюються форми. Зменшення поверхневого натягу ЗР дає змогу краще змочувати формну поверхню і наносити розчин трохи тоншою і більш рівномірною плівкою. Ізопропанол додають до розчину в кількості

ЗО...50 %. Велика швидкість випаровування ізопропанолу сприяє зменшенню кількості ЗР, який переносять на офсетне ГП, а потім на папір. Усе це стабілізує процес друкування і дає змогу обминути труднощі, зумовлені підвищенням вологості паперу. Швидке випарову­вання ізопропанолу у ЗР діє як змащувач — зменшує тертя між зволожувальними валиками, а також валиками, що наносять фарбу, та друкарською формою.

При невисокій швидкості друку (до 4 тис. відбитків/год) ефективність таких домішків майже однакова. При збільшенні швидкості змочуваність погіршується. Проте домішки на основі ізопропанолу та неіоногенних ПАР і тут забезпечують високу стабільність.

Зменшення поверхневого натягу на межі «ЗР—фарба» може посилити емульгування фарби і зумовити затінення форми.

Визначаючи склад ЗР, насамперед, виходять із потреби створити буферну систему, яка б могла забезпечити стійкість розчину під час друкування.

Одним з основних компонентів ЗР є неорганічні електроліти (фосфорна кислота та її солі, біхромати, фероціанід калію тощо). Вони підвищують стійкість гідрофільних плівок на поверхні металу. У випадках застосування фосфорної кислоти та її солей гідрофілізацію поверхні пояснюють тим, що на поверхні металу утворюється міцна гідрофільна плівка з мінеральних солей. Ця плівка виникає внаслідок взаємодії металу з кислотою. Для процесу зволоження важливою є концентрація кислоти у ЗР. Встановлено, що за недостатньої концентрації кислота розчин для зволоження втрачає здатність охороняти ПЕф від забруднення фарбою. Якщо ж у розчині концентрація кислоти завелика, то це може призвести до корозії форми та деталей обладнання. Це також негативно позначиться на ДЕф, які перестануть сприймати фарбу, і тоді сповільнюється процес висихання фарб на відбитках.

Під час друкування руйнується гідрофільний шар. Щоб підтримати і відновити гідрофільні особливості та поверхні ПЕф, до складу ЗР вклю­чають гідрофільні колоїди: Ка-КМЦ, гуміарабік тощо. Задля цього викоритовують ті колоїди, що застосовуються як компоненти для гідрофі - лізації поверхні форм (під час їх виготовлення). Проте, якщо до складу ЗР ввести гуміарабік, то це може оголити валики ФА (через адсорбцію гуміарабіка поверхнею сталевих валиків).

Вивчення стійкості гідрофільних плівок, утворених на поверхні гла­денького алюмінію, показало, що найбільшу стійкість мають прошарки, створені гідрооксидними та фосфатними плівками. Розчини фосфорної, ортофосфорної кислот та їхніх солей створюють, як правило, основу гідрофілізуючих розчинів. Останнім часом для цього використовують також хлороксид фосфору, солі триметафосфорної та поліфосфорної кислот. Як гідрофілізуючі компоненти застосовують також одну або кілька оксикарбонових кислот чи їхніх солей (лимонну кислоту, лимонно - оксидний натрій, винну кислоту, малеїнову кислоту тощо).

Щоб поліпшити гідрофільні властивості, до складу гідрофілізуючих розчинів уводять високомолекулярні гідрофільні сполуки, такі як целю­лоза, модифікований крохмаль, полівініловий спирт, оксид поліетилену, полівінілпіролідон, співполімер поліметилвінілового ефіру малеїнової кислоти тощо.

До композиції можуть входити різноманітні домішки, покликані регулювати ті чи інші властивості (наприклад, диспергатори, консервуючі складові тощо). Як диспергатор використовують гліцерин, водорозчинні поліетил гліколі.

Спиртові розчини широко застосовують у зволожувальних пристроях типу «Баєвії». Використання розчинів з ізопропанолом у звичайних ЗА призводить до збільшення витрат розчину порівнно з водою, а у системах з неперервною подачею розчину відмінності будуть незнач­ними. Економічну ефективність використання спирту зменшує його висока вартість. Іноді задля стабільної роботи слід застосовувати ЗА спеціальної конструкції,, які можуть забезпечити незмінну концентрацію спирту в розчині. Можливі відхилення від усталеної концентрації ізопропанолу, коли забезпечується стабільна якість друку, становлять

2.. .4 %. Відхилення залежать від таких факторів, як довжина та місце розташування трубопроводів, рівень стабілізації температури ЗР, швидкість роботи машини. Зниження концентрації спирту на 10 % зумовлює серйозні порушення процесу друкування через погіршення змочування друкарських форм.

Ще однією вадою ЗР, що містять ізопропанол, є несумісність з деякими різновидами друкарських фарб. Наприклад, спиртові розчини можуть вимивати окремі складові друкарської фарби. Підвищена кількість ЗР іноді зумовлює різке зростання емульгування фарби, змен­шує глянець та стійкість фарбового шару, а також збільшує вищипування паперу. Спиртові ЗР можна використовувати не для всіх копіювальних шарів, оскільки в деяких з них відбувається підтравлення ДЕф, а це змен­шує тиражостійкість друкарських форм, спричинює зміну градаційної передачі під час друкування, порушує кольоровідтворення на репродукції.

Однією з основних причин, що обмежують використання розчинів, до складу яких входить ізопропанол, є забруднення довкілля. Через велику швидкість випаровування у приміщеннях, які не провітрюються, нагромаджуються токсичні вибухонебезпечні випари ізопропанолу. Дані про гранично допустимі концентрації випарів спирту в повітря для різних країн відчутно різняться. Так, для Японії це 980 мг/м3, для Італії та Чехії

— 500 мг/м3, для Німеччини — від 200 до 600 мг/м3. А доза, небезпечна для людини, — 250 мг/м3.

Нині намагаються розробити рецептуру ЗР, яка б дала змогу забезпе­чити всі позитивні властивості спиртових розчинів і виключити токсич­ність та займистість.

Отже, вибираючи оптимальний вміст ЗР, варто зважати на особли­вості технологічного процесу, на конструкцію ЗА, тип друкарської форми, властивості фарби та паперу.