Як правильно підготувати зволожуючий розчин?

Офсетний друк виконується з офсетних друкарських форм, де друкарський та пробільний елемент знаходяться умовно в одній площині. Відбиток передається на задрукований матеріал через проміжний офсетний циліндр. Друкарська форма виготовлена таким чином, що друкарський елемент відштовхує зволоження (гідрофобний), а пробільний елемент навпаки затримує зволоження на своїй поверхні (гідрофільний). Таким чином гідрофобний шар форми сприймає фарбу і відштовхує зволоження, а гідрофільний шар затримує зволоження що в співпраці відштовхує фарбу з пробільних елементів. Також буває офсетний друк з використанням форм з високим друкарським елементом, але там не використовується зволожуючий розчин.

Вимоги до якості нанесення зволожуючого розчину у зволожуючому апарату

Системи зволоження у офсетному друці повинні забезпечити:

  • Рівномірність нанесення плівки зволожуючого розчину.
  • Стабільність плівки зволожуючого розчину.
  • Керованість нанесення зволожуючого розчину під час друку.
Жорсткість води (dh) для приготування зволожуючого розчину

Наявність домішок та відповідно і якості води для приготування зволожуючого розчину залежить від багатьох факторів. Якості та виду басейну або свердловини звідки подається вода, типу грунту, природньо-кліматичних умов даної пори року та іншого.
Природна вода містить не тільки молекули Н2О, але й такі компоненти як:

  • Кальцій, магній, натрій;
  • Бактерії та водорості;
  • Залізо;
  • Гідрокарбонати;
  • Хлориди, сульфіти, нітрати;
  • Водень, кисень, двоокис вуглецю.

Тому бажано окрім показників рН зволожуючого розчину приділяти увагу також на загальну жорсткість води (dh – показник жорсткості).

Жорсткість води – це сукупність хімічних та фізичних властивостей води, пов’язаних з вмістом в ній розчинених солей, лужноземельних металів, головним чином кальцію та магнію. Вода з великим вмістом цих елементів вважається жорсткою і навпаки. Жорсткість розділяють на тимчасову (карбонатну) утворену гідрокарбонатами (Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2) та постійну жорсткість (некарбонатну), утворену вмістом солей сульфатів та хлоридів кальцію та магнію (CaSO4,CaCl2,MgSO4,MgCl2).

Вплив домішок на якість друку
Вміст домішок Вплив на процес друку
Загальна жорсткість

Відкладання солей на валиках; емульгування фарби, вапняний осад в системі циркуляції зволожуючого розчину труб, ванночок і таке інше
Карбонати Утворення нальоту на фарбових валах та периферії, нестабільне значення рН (зниження буферності)
Хлориди, нітрати, сульфати  Солі які викликають корозію
Мікроорганізми Знижається якість друку, дестабілізується процес друку, утворюються органічні відкладення в ванночках та периферіях системи зволоження.

 

Ступінь жорсткості води по dh
Якість води  Електропровідність uS  Жорсткість dH  Кількість солі мг\л
М'яка вода 0-200 0-6 1-125
Середня жорсткість води 200-400 7-12 150-250
Жорстка вода 400-500 13-18 250-375
Дуже жорстка вода Більше 500 Більше 18 Більше 375

Жорстка вода залишає відкладення солі на фарбових та зволожуючих валах, резино-тканому декелі, системі циркуляції і навіть на друкарській формі. При підвищеному рівні гідрокарбонату в воді, також збільшується показник рН. Для підтримки рН у рекомендованій нормі для офсетного друку (4.8 - 5.5 рН) зазвичай використовують буферні додатки до зволожуючого розчину. Додаток підбирається під склад і жорсткість води. Використання універсальних додатків не рекомендується технологами компанії HUBER. Також хочеться відмітити що буферні додатки не знижують жорсткість води, вони запобігають поганому впливу на якість друку. В цих додатках міститься спеціальні компоненти які при взаємодії з солями кальцію перетворюють їх у гарно розчинні сполуки, компенсуючи високу жорсткість води і не дозволяють солі кальцію кристалізуватись. До складу додатків також входять спеціальні інгібітори корозії які захищають металеві частини устаткування від дії води. Оптимальний діапазон жорсткості для приготування зволожуючого розчину прийнято вважати від 5 до 12 dH. При показниках dH поза вказаного діапазону треба більш ретельно слідкувати за зволоженням. Адже можуть виникати наступні проблеми:

  • При показнику dH менше 5, м’яка вода підсилює властивість фарби до емульгування, ця вода швидше ніж жорстка окислює друкарську форму і сприяє корозії металевих частин устаткування.
  • При показнику dH більше 12 на друкарських валиках, декелі та друкарській формі утворюється нерозчинний вапняний осад. Що призводить до погіршення передачу фарби та зволоження і тим самим порушує весь друкарський процес.
  • Також солі кальцію та магнію взаємодіють з жирними кислотами які входять до складу друкарських фарб. Що призводить до її «омилення» і жирний шар осідає на офсетну форму, фарбову та зволожуючу групу валів. Це сприяє тініння в процесі друку тиражу.
Рекомендації

Технологи компанії Huber Group Ukraine рекомендують наступні вимоги до якості підготовленої води для офсетного друку.

  • Загальна жорсткість у dH 8 - 10 = 1,428—1,785 ммоль CaO/л.
  • Карбонатна жорсткість у dH 3 - 4=0,71—-1,428 ммоль HCO3/л = 65,33—87,1 мг HCO3/л.
  • Показник кислотно-лужного балансу рН - 7,2 (+\- 0,4).
  • Електропровідність uS 320 (+\-30).
  • Максимально дозволений вміст хлоридів 25мг\л.
  • Максимально дозволений вміст нітратів 20 мг\л.
  • Максимально дозволений вміст сульфатів 50 мг\л.

(У випадку якщо друкарня замовляє або виготовляє воду для ЗР)

Електропровідність води та зволожуючого розчину

Електропровідність зволожуючого розчину пов’язана з показниками рН та dH. Електропровідність свідчить про наявність у розчині солей та інших домішків. Електропровідність водопровідної сирої води становить зазвичай від 300 до 550 uS (мікросіменсів), для гарного зволожуючого розчину електропровідність має становити від 800 uS до 1500 uS. При показниках електропровідності менше 800 uS зволожуючий розчин починає забирати солі з фарби та задрукованого матеріалу, що викликає погане закріплення фарби на відбитку. Таке ж саме спостерігається при низький жорсткості води. Відмінність полягає в тому що причиною зниження електропровідності може бути не тільки жорсткість води, але і хімічний склад додатків.
При електропровідності більше 1500 uS солі які в надлишку містяться в розчині взаємодіють з друкарською фарбою що приводить до її емульгування. Солі також можуть накопичуватись на валах фарбової та зволожуючої системи, офсетному полотні і навіть на формі. Дехто вважає що коли в процесі друку електропровідність змінюється наприклад з 900 uS на 1300 це сигнал для того щоб замінити зволожуючий розчин і промити систему. Це помилкова думка. Сигналом для заміни зволожуючого розчину має бути 2 тижневий термін роботи. Тобто зволоження має бути замінюватись кожні 2 тижня.

Кислотно-лужний баланс, або рН зволожуючого розчину

Водневий показник (рН) – від’ємний десятинний логарифм концентрації іонів водню. Водневий показник служить кількісним показником лужності або кислотності розчину. Показник рН суттєво впливає на напрямок і швидкість хімічних процесів. Показник рН може різнитись від 0 до 14 рН. Розчин рівний 7 вважається нейтральним, нижче 7 кислий, вище – лужним. Найбільш сприятливим показником рН є від 4,8 до 5,5 рН. Зниження цього показника збільшує кислотність розчину, і при рН менше 4,8 є ризик руйнування гідрофобного шару форми пробільних елементів форми, що викликає тініння та уповільнення процесу закріплення фарби через порушення окислювального процесу. І як наслідок погіршення спротиву до стирання. При показнику рН більше 5,5 можливий ефект «омилення» що відображається у вигляді сірого відтінку на відбитку через підвищену розчинність фарби у зволожуючому розчину. В результаті чого змінюється інтенсивність передачі кольору фарби та змінюються реологічні властивості фарби. Друкарська фарба емульгує та нашаровується на фарбових валиках. Збільшується вплив на друкарський елемент на формі, що пришвидшує його руйнування і зниження стійкість друкарської форми. рН зволожуючого розчину та рН паперу мають вирішальний вплив на якість друку тиражу.

Поверхневий натяг

На рівні контакту «вода-фарба», «вода-поверхня друкарської форми» існуюча взаємодія між цими елементами називається між поверхневий натяг. Чим слабше натяг між поверхнями, тим кращий ефект зволоження. Важливою для друкаря характеристикою зволожуючого розчину є його змочувальна властивість на друкарській формі та по всій системі зволоження. Для ідеального балансу фарби та зволожуючого розчину, водяна плівка повинна бути тонкою та рівномірною, вона повинна в достатній мірі змочувати необхідні вали. 
Водопровідна вода не відповідає даним вимогам, так як не має високого показнику поверхневого натягу, і тому змочувальний ефект офсетної друкарської форми буде незадовільний. Додаючи спеціальні речовини можна зменшити поверхневий натяг води, а також знизити показник міжповерхневого натягу. Речовин, які мають такий вплив, називаються змочувальними. Найбільш підходящою з таких речовин є ізопропіловий та етиловий спирт. Але додатки на базі етилового спирту зараз майже не використовуються через високу швидкість випаровування. Водопровідна вода має поверхневий натяг 75 г/см, цей показник може бути зменшеним до 50г/см додаванням 5% ізопропілового спирту.
Ізопропіловий спирт, хоч і менше, але також має властивості випаровуватись. Також він є доволі агресивною речовиною і може погано впливати на офсетне полотно, резинові вали та тиражостійкість форми. Тому в поліграфії також інколи застосовуються різноманітні замінники спирту, так звані поверхнево-активні речовини (ПАР). Ці речовини мають властивості впливати на поверхневий натяг, але не мають побічної дії спиртів.

Наприклад:

  • Можливість знизити подачу зволожуючого розчину без погіршення якості друку, що знижує проблеми з закріпленням та деформацією паперу від черезмірного впливу зволожуючого розчину.
  • За рахунок зменшення вологи в емульсії фарби, відбиток стає насиченішим.
  • Зволожуюча плівка більш стійка і рівномірна, що зменшує тініння.
  • Більш стабільний баланс фарби та зволожуючого розчину.

Зазвичай в спиртовому зволожуючому розчині міститься від 8 до 15% спирту (при рекомендації в 10%), малоспиртові додатки в зволоження допомагають зменшити вміст спирту до 3%. Надмірне додавання цих додатків вплине на міжповерхневий натяг, що буде впливати на пришвидшене змішування води з фарбою і може призвести до емульгування фарби. Тому рекомендується навіть в безспиртові додатки, інколи додавати незначну кількість спирту.

Додатки у зволожуючий розчин

Досвід показує, що регулювати показники рН зволожуючого розчину необхідно безпосередньо в друкарській машині, що обробка друкарської форми, зволожуючим розчином має бути бездоганним. Додатки у зволоження, окрім своїх прямих обов’язків (Регулювання величини рН, електропровідність, змочувальний ефект) також мають попередити інші негативні наслідки вологи на друкарську форму і частини устаткування.(Такі як корозія металів). Також забезпечити спротив появі мікроорганізмів в системі зволоження і поклади солей в вузлах машини. При цьому всьому вони не повинні негативно впливати на закріплення і висихання фарби. Додатки відіграють дуже вадливу роль, визначає тип зволожуючого розчину та навіть тип друкарської продукції. Сучасні зволожуючі розчини здебільшого складаються з води, додатку у зволоження та спирту. А всі додатки у зволоження обов’язково для стабілізації процесу друку обов’язково містять комплекс речовин:

  • Буферні речовини які регулюють кислотність розчину (рН).
  • Поверхнево активні речовини (ПАР).
  • Протикорозійні речовини.
  • Протигрибкові речовини.

Склад сучасних додатків дозволяє майже миттєво досягти необхідного значення рН і стабільно його тримати в необхідному значенні на протязі всього процесу друку.

Буферні додатки

Всі буферні додатки мають властивості як лужною так і кислотною буферною ємністю, цим самим дозволяють нейтралізувати вплив кислих та лужних речовин які містяться в задрукованих матеріалах і навіть в друкарській фарбі. До складу буферних додатків входять багато різних компонентів, наприклад солі магнію, хрому, фосфорна та лимонна кислота, різноманітні сульфіти та хлориди, які дозволяють реалізувати основні функції зволожуючого розчину. Кожен зволожуючий розчин який використовується в технологічному процесі мусить пройти випробування на корозійність. Особливо це важливо для рулонного офсетного друку ColdSet, де зволожуючий розчин подається шляхом напилення або ж розприскування щітками, що призводить до перенасичення зволожуючого розчину на багатьох металевих вузлах друкарської машини.
Також в буферні додатки додаються спеціальні інгібітори корозії, які дозволяють знизити корозію друкарської форми. Офсетного та друкарського циліндрів. Наприклад фосфорна кислота послаблює вплив солі магнію і кальцію.
Під час короткочасних зупинок друкарської машини, пробільні елементи форми можуть окислюватись, це призводить до тініння а в подальшому і заміні форми. Для захисту друкарських форм від окислення в склад зволожуючого розчину вводять колоїдні компоненти.
В процесі друку, зволожуючий розчин також забруднюється часточками паперу. Тому у зволожуючому розчині утворюється піна і слиз. Таке середовище ідеальне для розмноження бактерій та інших організмів. Для уповільнення розмноження бактерій і водоростей додають спеціальні антисептичні компоненти(Біоциди). Також в воді містяться солі кальцію, іони яких при взаємодії з жирними кислотами фарби утворюють важкорозчинні солі. Щоб уникнути появи кальцієвих відкладень в деякі додатки вводять спеціальні компоненти які зв’язують вільні іони Ca і Mg.
Підбір додатку у зволожуючий розчин повинен проводитись виключно фахівцями з урахуванням характеристики устаткування, типу системи зволоження і навіть видом виготовленої друкарської продукції. Опираючись на лабораторні дослідження вхідної води яку використовують в створенні зволожуючого розчину.

Порядок дій при підборі додатку і створенні зволожуючого розчину
  1. Провести вимірювання вхідної води. (Жорсткість, рН, електропровідність).
  2. На основі цих показників і типу машини і системи зволоження підібрати додаток.(М’яка/жорстка/дистильована).
  3. Підготувати пробний (1 літр) зволожуючий розчин, почніть з найменшою рекомендацією виробника, зазвичай 0,5%(Візьміть до уваги, при додаванні додатку у воду, рН знижується, а електропровідність підвищується).
  4. Додайте рекомендовану кількість спирту, якщо це спиртовий додаток. (Беріть до уваги що спирт зменшує електропровідність розчину).
  5. Проведіть вимірювання отриманого розчину, якщо показники не задовільні, поступово вводьте по 0,5% додатку до максимально рекомендованого виробником дозування до отримання задовільних показників рН 4,8-5,5, uS 800-1500. (рН на рівні 4,8 переважно використовують в газетному друці, для аркушевого кращий показник рН 5,2-5,5).
  6. Якщо при додаванні додатку, або спирту у вас в розбіг ідуть показники рН і uS, значить додаток було обрано не правильно. Можливо при використанні дистильованої води не було враховано додавання солей, або ж додаток для м’якої води використовується з жорсткою водою.
  7. Якщо показники зволожуючого розчину задовільні, можна приступати до виготовлення повноцінного об’єму для друкарської машини. Обов’язково переміряти циркулюючий зволожуючий розчин в системі зволоження.
  8. Спостерігати на протязі двох тижнів за впливом зволоження на процес друку(Швидкість висихання та закріплення фарби, окислювальні процеси на формі, насиченість кольорів, швидкість досягнення балансу фарби і зволожуючого розчину, прислуховуватись до слів друкаря, також рекомендується при запуску нового зволоження зменшити його подачу на форму до появи тініння).

При роботі з металізованими фарбами, особливо з великими накладами, основні проблеми при друці пов’язані з властивостями зволожуючого розчину. Для запобіганню окисленню металізованих пігментів і втрати блиску, нанесення зволожуючого розчину повинно бути мінімізоване. Для прискорення закріплення металізованих фарб і збереження металізованого блиску на відбитку рекомендується використання Інфрачервоних сушильних пристроїв. Не треба забувати про якість паперу і картону, рН паперу повинен бути не менше 7,0. Це можна перевірити спеціальним тестовим маркером. Закислий картон при взаємодії з закислим зволожуючим розчином вступають у реакцію метала і кислоти, що утворює солі і знижується інтенсивність кольору і металевого блиску фарби. Для підвищення рН зволожуючого розчину рекомендується додавати 0,5-0,75% аміачного спирту. Рекомендований рівень рН зволожуючого розчину для друку металізованими фарбами, особливо великих накладів рекомендується від 5,5 до 6,5 рН, оптимальним вважається 6,0.