На главнуюСвязатьсяПОЛИГРАФИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА ШАРИФУЛЛИНА МАРСЕЛЯ. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, СТАТЬИ.

Главная : Статьи :

Химические процессы в увлажняющем аппарате печатной машины. Часть 1,

  Химическая реакция в печатной машине

Опыт работы многих печатных салонов показывает, что наибольшие проблемы с печатным оборудованием возникают из-за незнания или несоблюдения правильной технологии. Часто приходилось сталкиваться со случаями, когда на дорогостоящем высококачественном оборудовании не удается получить продукцию даже среднего класса. Руководство видит причину в неопытности печатника, печатник при этом ссылается на неисправность оборудования, грязные формы и другие объективные причины. А зачастую источником бед оказывается погодное изменение влажности в помещении или не годные к употреблению химикаты. Владельцам дорогой техники особенно обидно сталкиваться с такой ситуацией, когда они видят, что в соседней типографии на простых Ромайорах печатают приличную полноцветную продукцию. Практически каждый, вступающий в этот бизнес, да что там говорить, и многие профессионалы, начавшие работать на новом оборудовании, сталкиваются с различными технологическими проблемами. В # 3-96 "Курсива" печаталась статья по работе с невпитывающими материалами. Мы продолжаем технологическую тему рассказом о значении увлажнения в офсетной печати.

Офсетный печатный процесс является очень сложным и многогранным явлением. Здесь на качество продукции влияет множество факторов, в том числе устройство печатной машины со своей системой увлажнения и красочным аппаратом, применяемые материалы: краски, увлажняющие растворы, печатные формы, офсетное полотно и бумага. Имеет значения настройка машины, взаимное давление между ее валиками и цилиндрами, состояние этих деталей и т. п. Играет роль даже состояние окружающей среды: температура, влажность воздуха, наличие сквозняков. И только определенный баланс между всем этим способен привести к выходу нормальной печатной продукции. Было бы оптимально рассказать обо всем этом сразу, в комплексе. Но, как Вы понимаете, в рамках одной статьи, даже одного журнала, это невозможно. Поэтому начнем с маленького островка в этом море информации (точнее, озерца в пустыне).

Процесс печатания офсетным способом основан на устойчивом смачивании пробельных элементов на печатной форме увлажняющим раствором, а печатающих элементов - краской. При этом важно не просто смочить форму влагой перед тем, как по ней пройдут валики с краской, необходимо так равномерно покрыть поверхность формы тонким слоем раствора, чтобы параметры печати, определяемые состоянием поверхности формы, насыщенностью изображения, видом краски и бумаги, были оптимальными для выхода конечной продукции. К сожалению, до сих пор не разработаны способы измерения необходимого количества увлажняющего раствора, и поэтому очень большую роль в этом играет опыт печатника. Очень часто ему приходится стоять у приемно-выводного устройства печатной машины, уткнувшись в выходящие оттиски, и следить за малейшими отклонениями оттенков цвета. Заметив изменение, он изменяет подачу увлажняющего раствора или краски в ту или иную сторону, балансируя, таким образом, около заданного (по шкале Pantone или цветопробе) цвета. Причем, часто он регулирует качество печати, изменяя количество не только краски, но и увлажняющего раствора. Положительная сторона этого в том, что инерция печатной машины на изменение подачи воды значительно меньше, чем на количество краски, и нужный результат достигается быстрее и с меньшим браком.

Известно, что одного и того же результата можно добиться двумя путями: как изменением количества краски, так и увлажняющего раствора. Это происходит потому, что в конечном итоге важны не абсолютные количества веществ, а их относительные пропорции. Но для увеличения устойчивости печати, то есть стабильности водно-красочного баланса, выгоднее работать при минимально возможном количестве компонентов. К тому же, чем меньше воды и краски, тем лучше конечный результат. Речь здесь не идет об экономии расходных материалов, в первую очередь затрагиваются технологические параметры. За счет этого ускоряется процесс закрепления красок и возникает меньше проблем с отмарыванием (перенос краски с предыдущего листа на оборот последующего в приемном устройстве).

Оттиски получаются более яркими, с чистыми цветами. Уменьшается брак от несовмещением изображений при последующих прогонах из-за коробления бумаги. Поэтому, если изображение слишком насыщенное, рекомендуется все же уменьшить количество подаваемой краски, а не увеличивать количество увлажняющего раствора.

Если необходимые пропорции между увлажняющим раствором и краской (водно-красочный баланс) не выдержаны, то о нормальном качестве оттисков говорить не приходится. Недостаточное увлажнение приводит к нарушению гидрофилизации (смачивания) печатной формы, что вызывает отмарывание или утолщение некоторых элементов изображения, может начаться тенение на бумаге (красочный фон по всей поверхности листа). Чрезмерное увлажнение приводит к бледному оттиску, появляются водные разводы на оттиске, краска ложится неравномерно, изменяется оттенок цвета: изображение становиться серым, ненасыщенным и разнооттеночным. Первый признак этого - небольшие, 1-2 мм длиной светлые участки на передних границах плашечных (со сплошной заливкой) участков. Далее краска начинает эмульгировать на валиках, образуются сгустки краски, местами валики оголяются. Начинаются проблемы с закреплением краски. Визуально это чаще всего сопровождается тенением и зернистой структурой плашек, как иногда и при недостатке воды. Как правило, первой реакцией печатника на это является увеличение подачи раствора, что приводит к еще большему эмульгированию краски и не освобождает от тенения печатной формы. Для исправления этого дефекта иногда приходиться прерывать процесс печати, смывать красочный и увлажняющий аппараты и начинать работу практически заново с новыми химикатами.

Увлажняющему раствору в офсетной печати следует уделяться больше внимания. В большинстве учебников и другой технической литературе по полиграфии рассматриваются устаревшие технологии работы с формами и расходные материалы, которые сегодня уже не применяются. Или сделан крен в научную сторону вопроса, приводятся химические реакции на границе вода-форма и т. п. В журнальных статьях же иногда больший упор делается на рекламную сторону, расхваливаются преимущества какого-либо увлажняющего аппарата либо расходного материала. В этой статье не преследуются рекламные цели, и у автора нет желания блеснуть своей эрудицией. Основная цель - попытаться как можно более простым языком, без химических формул, рассказать о различных компонентах увлажняющего раствора, приемах измерения его качества. О том, каким образом, добавляя специальные вспомогательные вещества, можно добиться необходимых характеристик увлажняющего раствора. Также здесь будет представлен обзор наиболее часто употребляемых на сегодняшний день увлажняющих аппаратов (см. материал на серых плашках по краям полос). Основой этой статьи послужили технические бюллетени фирм-производителей оборудования и расходных материалов, а также практический опыт работы техников и технологов.

Еще в начале прошлого столетия один из изобретателей плоской печати писал: "Вода в чистом виде не является достаточным для сепарации офсетной пластины и печатной краски веществом..." (А. Зенефельдер, "Трактат по литографии и типографской печати...", 1818 г.) Эта фраза приобрела сегодня, в век офсетной печати высокого качества, еще большую актуальность. Многочисленные функции, выполняемые увлажняющим раствором, не могут быть осуществлены при отсутствии баланса составляющих его элементов.

Водопроводная вода имеет относительно низкую эффективность как вещество для увлажнения, поэтому применяют многокомпонентные увлажняющие растворы. В их состав входят три составляющие:

  1. Концентрат увлажнения,
  2. Спирт или другая буферная добавка
  3. Собственно вода.

На не спиртовых увлажняющих аппаратах можно работать только с двумя компонентами, исключая 2. Но для улучшения параметров печати, особенно стабильности работы (автоматического поддержания требуемого цветового тона оттиска на всем тираже), все же и здесь рекомендуется применять спирт или его заменители. Очень важно соблюдать необходимые пропорции между ними. Концентрат увлажнения обычно добавляется в пределах 2-10% объема, в зависимости от марки. Он поставляется в жидком или порошковом виде и на каждой упаковке с раствором обязательно указывается точная его доля в увлажняющем растворе. Что касается спиртовой добавки, здесь точное дозировка не так обязательна, практически можно экспериментировать в пределах от 5 до 25%. Рекомендуется для начала попробовать работать на 10% от общего объема раствора.

Далее рассмотрим критерии, по которым можно оценивать качество увлажняющего раствора. Основными определяющими факторами являются такие характеристики, как показатель кислотности, жесткости и электропроводность воды.

Показатель рН

Благоприятная величина рН для офсетной печати
Рис 1. Благоприятная величина рН для офсетной печати

Как известно, величина рН (концентрация водородных ионов) является показателем щелочности или кислотности воды. Полная шкала значений рН - от 1,0 (кислая среда) до 14,0 (щелочная среда). Дистиллированная вода имеет рН =7,0 (нейтральная среда).

Опыты показали, что в большинстве случаев показатель рН увлажняющего раствора, применяемого в офсетной печати, колеблется в пределах 4,8-5,5 (рис. 1). Даже небольшие отклонения от данных значений показателя могут привести к существенным нарушениям в процессе печати. Слишком кислый увлажняющий раствор может дать следующие негативные последствия:

  • замедление процесса закрепления краски, особенно при запечатывании невпитывающих материалов;
  • окисление металлизированных печатных красок (золотых, серебряных и т. д.), которые в результате этого чернеют или темнеют;
  • плохое затвердевание красочной пленки. Это означает снижение прочности на истирание, ухудшение высыхания, что ведет к сильному отмарыванию;
  • оголяются металлические валики красочной системы, нарушается равномерность подачи краски;
  • нечеткое пропечатывание мелких элементов изображения и преждевременный износ печатных форм. С другой стороны, избыток щелочи в увлажняющем растворе повлечет химические реакции в зоне непосредственного контакта воды с краской. Масла, содержащиеся в красках, распадаются и затем образуют мыла (жирные кислоты). Так как молекулы жирных кислот взаимодействуют не только с водой, но и с краской, они сильно снижают межповерхностное натяжение между водой и краской, которые частично смешиваются. В результате имеем следующие негативные последствия:
  • "омыление" (сероватый оттенок) печатной краски в связи с тем, что на валиках образуется состав "краска в воде" вместо требуемого "вода в краске" (В коллоидной химии различают эти два вида эмульсии в зависимости оттого, что является наружной фазой - масло или вода. Если образуется устойчивая эмульсия типа "вода в масле", то хоть и изменяются некоторые свойства краски, но не нарушается нормальное смачивание печатной формы). Известно, что красочный аппарат нормально работающей печатной машины содержит около 25% воды;
  • эмульгирование печатной краски и наслоение ее на валиках;
  • тенение пробелов печатной формы.

Для справедливости отметим и положительное воздействие щелочного раствора: он улучшает закрепление печатной краски. Но пользоваться этим следует осторожно, приобретая опыт в практической работе.

Так как водопроводная вода лишь в редких случаях имеет оптимальное значение рН, прежде чем ее использовать, следует определить значение ее кислотности. Для проведения подобной операции используются либо лакмусовая бумага, полученная окраска которой сравнивается с эталонной таблицей цветовой гаммы, либо электронный рН-метр. Применение электронного измерителя предпочтительней из-за большей точности и исключения субъективности при оценке цвета. Затем, путем добавления вспомогательных веществ достигается желаемое значение рН. Тщательно подобранный химический состав добавок позволяет практически мгновенно достигнуть оптимального значения показателя рН (4,8-5,5). Имейте в виду, что практически все используемые добавки обладают буферным эффектом: то есть они могут скорректировать как излишне кислый раствор, так и слишком щелочной. Поэтому, если Вы случайно переборщили с дозировкой, это невозможно будет проверить обычным рН-метром. А негативные последствия этого, будьте уверены, не заставит себя долго ждать.

Показатель рН при печати необходимо время от времени контролировать. Увлажняющий раствор может абсорбировать диоксид углерода (углекислый газ), находящийся в воздухе, либо растворимые составляющие краски или бумаги, вступающие в химическую реакцию с водой как кислоты или основания. Почти все применяемые сегодня концентраты увлажнения содержат в себе буферные вещества, чтобы кислотность увлажняющего раствора поддерживалась в необходимых пределах. Но, если после измерений в процессе печати замечены расхождения с этой величиной, то отсюда следует вывод - следует подыскать другой концентрат. Иногда такие изменения запланированы (например, при работе с особыми сортами бумаги и т. п.) В таком случае добавляйте в раствор специальные стабилизаторы кислотности, либо каждый раз меняйте химию после определенного количества оттисков. Обычно инструкция по применению таких добавок указывает максимальную концентрацию их в увлажняющем растворе (обычно эта величина колеблется от 1 до 5%, в зависимости от вида). Не забудьте, что их излишек трудно контролируем, и ведет к ухудшению параметров печати.

Жесткость воды

Благоприятная величина dH для офсетной печати
Рис. 2. Благоприятная величина dH для офсетной печати

Недостатком водопроводной воды, используемой для увлажняющего раствора, иногда является излишняя жесткость, определяемая количеством соединений кальция и магния в воде. Показатель жесткости зависит от геологических характеристик нижних слоев почвы, и поэтому может различаться в различных географических зонах. Если вы не имеете необходимого оборудования для измерения, жесткость воды можно узнать в местной лаборатории по исследованию воды (такие лаборатории есть в каждом городе). Жесткость характеризуется показателем DH, соответствующим градусу жесткости по немецкой шкале. В зависимости от содержания солей кальция и магния различают несколько степеней жесткости воды: от очень мягкой до очень жесткой. Как показала практика, вода с жесткостью примерно 5-12 DH не нарушает процесса офсетной печати (рис. 2).

Жесткость воде придает высокий процент содержания гидрокарбоната кальция. Это вещество может негативно влиять на процесс печати. Гидрокарбонат кальция образует нерастворимый известковый осадок белого цвета, который оседает на тех частях машины, куда попадает увлажняющий раствор. Кроме того, ионы кальция и магния часто вступают в реакцию с жирными кислотами, образуя мыла, которое могут оседать в виде жирного белого слоя на офсетной форме, накатных валиках, а также на валиках системы увлажнения, что создает эффект глазирования. Проблемы при печатании могут быть вызваны также оседанием солей кальция и их скапливанием на офсетной резине и печатной форме. Химический состав концентратов увлажнения подобран таким образом, чтобы обеспечить максимальную растворимость ионов кальция и магния. Сами эти вещества не могут изменить значение показателя жесткости воды, тем не менее, химический состав их подобран таким образом, чтобы свести к минимуму негативное влияние жесткой воды на качество печати. Обычно одни и те же добавки помогают стабилизировать и кислотность, и жесткость воды. При использовании воды с жесткостью более 12 DH рекомендуется установить в типографии аппарат для смягчения или деминерализации (в качестве такового подойдет обычный дистиллятор).

Электропроводность воды

Этот показатель определяется количеством свободных ионов в воде. Сам по себе он не влияет на характеристики увлажняющего раствора. Но, измеряя электропроводность, можно определить количество добавок, введенных в увлажнение для стабилизации кислотности и жесткости. Рекомендуется измерения проводить в два этапа, сначала замерить проводимость чистой воды - она должна быть около 200 мкСм (микроСименс), а затем еще раз измерить ее у готового увлажняющего раствора, после введения всех компонентов и добавок. В этом случае электропроводность должна быть в пределах 1200-1500 мкСм. Другими словами, надо контролировать, чтобы проводимость увлажняющего раствора была на 1000-1300 мкСм больше проводимости вашей воды. Для измерения ее не подойдет обычный тестер, необходимо иметь специальный прибор.

Поверхностное натяжение

Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу, вот почему капли воды имеют сферическую форму с минимальной площадью поверхности. Эту особенность жидкостей характеризует показатель поверхностного натяжения. На уровне зоны контакта вода-краска, вода-поверхность формы существующее между этими элементами взаимодействие называют межповерхностным натяжением. Причем, чем слабее натяжение между поверхностями, тем выше будет эффект увлажнения. Важной для печатника характеристикой увлажняющего раствора является его смачивающая способность на форме и по всей системе увлажнения. Чтобы количество подаваемого увлажняющего раствора было небольшим, водная пленка должна быть тонкой и равномерной, она должна хорошо смачивать валики. Водопроводная вода не удовлетворяет данным требованиям, так как имеет высокий показатель поверхностного натяжения, а поэтому смачивание офсетной формы будет лишь частичным. Добавляя специальные вещест ва, можно уменьшить поверхностное натяжение воды, а также снизить показатель межповерхностного натяжения. Вещества, оказывающие такое воздействие, называются смачивающими. Наиболее распространенными являются изопропиловый или этиловый спирт. Причем добавки на базе этилового спирта сейчас практически не используются из-за высокой скорости испарения последнего (в прямом смысле). Водопроводная вода имеет поверхностное натяжение 75 г/см, это значение может быть уменьшено до 50 г/см прибавлением 5% изопропилового спирта. Конечно, это не следует принимать как призыв к добавлению чистого спирта в увлажняющий раствор. Дело в том, что изопропиловый спирт является химически агрессивным веществом, и его использование сокращает срок службы резиновых и металлических валиков увлажняющего и красочного аппаратов. Кроме того, изопропиловый спирт тоже испаряется, и поэтому неизбежны проблемы при изменении температуры или влажности воздуха в помещении типографии. Иногда достаточно открыть форточку рядом с печатной машиной, и параметры печати будут нарушены. Поэтому в полиграфии применяется не чистый изопропиловый спирт, а специальные вещества на его основе. Находят применение также и разнообразные заменители спирта, которые не имеют никаких сходных с ним внешних признаков (запах, вкус и т.д.), но аналогичным образом влияющие на поверхностное натяжение. Их положительными качествами являются:

  • возможность работы со значительно меньшим количеством увлажняющего раствора без ухудшения качества печати, что снижает проблемы с закреплением красок и короблением бумаги;
  • за счет меньшего количества воды в краске цвета на оттиске становятся более яркими;
  • водная пленка на форме становится очень устойчивой, и даже при наличии посторонних частиц в краске и увлажняющем растворе не происходит тенения;
  • более устойчивым становится водно-красочный баланс, что значительно облегчает работу персонала. Если даже появляется отклонение в цвете, у печатника больше времени для внесения корректировок до появления видимого брака.

Обычно количество спиртовых добавок в увлажняющем растворе составляет от 5 до 25%, (рекомендуемая величина 10%). Бесспиртовые добавки более концентрированные, их следует добавлять не более 2-5%. Точная рецептура зависит от вида раствора и системы увлажнения, желательно его подобрать экспериментально, добиваясь отсутствия тенения при хорошем запечатывании плашек. Для измерения количества спирта в растворе можно использовать обычный поплавковый спиртомер, его точности будет достаточно.

Чрезмерное увеличение содержания этих добавок сделает слишком слабым межповерхностное натяжение, что повлечет за собой быстрое смешивание воды с краской и приведет к эмульгированию краски.

Хотя на машинах с интегрированной или моллетоновой системами увлажнения в нормальных условиях добавлять спирт не обязательно, в отдельных случаях добавка небольшого количества спирта или заменителя спирта может помочь решить проблемы с увлажнением. Поэтому рекомендуется владельцам таких машин иметь некоторый запас этих химикатов на своем складе.

Требования к увлажняющему раствору

Для печати продукции высокого качества необходимо быстрое достижение сбалансированного состояния между краской и увлажняющим раствором, сохраняющего стабильность на форме, на накатных красочных валиках и на офсетном полотне. Увлажняющий раствор не должен вызывать ни изменений в химическом составе краски (например, образование кальциевых мыл при использовании жесткой или щелочной воды, увеличение времени сушки при использовании увлажняющего раствора, содержащего кислоты), ни изменения ее физических свойств, проистекающего из адбсорбирования увлажняющим раствором элементов, находящихся в непосредственном соприкосновении с краской. Подмечено, что чем ниже температура раствора, тем меньше "вредная" активность увлажнения, заметно увеличивается тиражестойкость офсетных пластин и стабильность печати. Поэтому рекомендуется использовать рециркуляционный блок с охлаждением раствора. Некоторые из этих устройств, кроме фильтр ации и поддержания заданной температуры, еще и автоматиче ски регулируют кислотность и требуемое количества спирта в увлажняющем растворе. Такой блок можно установить практически на любую печатную машину, предназначенную для полноцветной печати.

Увлажняющий раствор должен обеспечить равномерное и длительное смачивание пробельных элементов формы. Для этого в его составе должны содержатся элементы, влияющие на характеристики водной пленки, а также вещества, увеличивающие гидрофильность пробельных элементов Водная пленка должна иметь такое поверхностное натяжение, чтобы избежать эффекта тенения при печати. Необходимо также избегать возможного окисления формы при остановках машины и оседания на офсетной форме трудно растворимых веществ, содержащихся в увлажняющем растворе.

Вспомогательные вещества для увлажняющего раствора не должны содержать элементы, которые затрудняют подачу краски или препятствуют ее сгущению. Увлажняющий раствор не должен негативно влиять на качество офсетной резины, вызывая, например, вздутие либо отверждение ее покрытия.

По возможности следует уменьшить количество компонентов и вспомогательных веществ в увлажнении, ибо известно правило: чем сложнее состав, тем менее надежно вещество.

Увлажняющий раствор должен сочетаться с типом применяемых печатных форм. Известно, что универсальные концентраты уступают по своим характеристикам специализированным, предназначенным для работы с металлическими или бумажными формами. Лучше, если производитель печатных форм и концентрата увлажнения будет один и тот же.

В заключение статьи хочется отметить следующее. Написанное не следует считать догмой. Вполне возможно, что в Вашей конкретной типографии печатные машины работают на воде со спиртом или вообще на чистой воде. Но все же, как показывает мой личный опыт и доступная мне информация, выполнение определенных правил работы с увлажнением значительно облегчает жизнь владельцам типографий.

Огромную роль играет практический опыт печатника и технолога. И не надо пугаться, если сначала ничего не получается, практически во всех вновь создаваемых типографиях на начальном этапе бывают проблемы с качеством печати. Требуется время, чтобы подобрать оптимальные расходные материалы, чтобы печатник и печатная машина "познакомились" друг с другом. Весь вопрос только в том, как долго эти проблемы продолжаются. Известны случаи, когда на оборудовании для высококачественных работ выполняют лишь самые простые заказы, считая, что печатная машина неисправна. Лучше заплатить за консультацию опытному технологу или попросить совета в другой типографии, где уже решили подобные проблемы, а не стараться самим вновь "изобретать велосипед". Самое главное - установить для себя планку качества на определенную высоту, достичь ее и постараться, даже в случаях, когда этого не требует заказчик, не снижать качество печатных работ.

Как правило, составляющие увлажняющего раствора и средства ухода не являются дорогостоящими материалами, поэтому работа на хороших реактивах оказывается, в конечном итоге, выгоднее даже экономически. Особенно если учитывать потерю репутации типографии при снижении качества продукции. Важно чтобы реактивы, на которых Вы остановили выбор, всегда присутствовали на складе поставщика, ибо эксперименты с новыми растворами, по закону Паркинсона, всегда приходятся на время выполнения срочного заказа.

В последнее время у разных производителей появляются новые расходные материалы для увлажняющих растворов и ухода за валиками. Рекомендую следить за такими новинками. Возможно, некоторые из них окажутся очень полезными для Вашей типографии.

Продолжение следует

Шарифуллин Марсель
апрель, 1997 г.

«Курсив» #3 за 1997 г.


 Расцветет ли безводный оазис Химические процессы в увлажняющем аппарате печатной машины. Часть 2 
Автоматизированная Система Управления Полиграфическим Предприятием

· тюрьма · мемуары · новости · статьи · справочная информация · полиграфические книги · нормативы, законы · полезные ссылки · форумы · о сайте и мне ·



Copyright © 1999—2017 Марсель Шарифуллин