Властивості зволожувальних розчинів

Водневий показник рН характеризує кислотність чи лужність зволожувального розчину. Цей показник вира­ховується в одиницях від 0 до 14 (рис. 4.36). Шкала рН логарифмічна, це означає, що різниця на кожну одиницю фактично вказує на підвищення лужності або кислотності у 10 разів. Діапазон від 0 до 7 є кислим, а від 7 до 14 — лужним. Величина рН, яка дорівнює 7, є нейтральною.

Сильно

КИСЛИЙ

1 2

Слабо-кислий

Слабо-лужний

Сильно лужний

11 12 13

Рис. 4.36. Кислотність зволожувального розчину

Діапазон для

некрейдяного

паперу

Діапазон для

Крейдяного

паперу

І__ L

246 ______________________________________________________ Розділ 4

На зміну рН зволожувального розчину впливає рН паперу та рН фарби. Слід пам'ятати, що крейдований папір за своєю природою лужний. Некрейдований папір ство­рює кисле середовище. Існують також рекомендації з орієн­товного значення рН залежно від типу зволожувальних апаратів: зволожувальний апарат з двома накопичувальними валиками, що обтягуються тканими чохлами — 5,2—5,6 рН; спиртовий зволожувальний апарат з одним накочувальним валиком (без чохла) — 5,2—5,6 рН; спиртовий зволожу­вальний апарат з передавальним валиком до фарбової системи — 5,0—5,4 рН; зволожувальний апарат типу «Дальгрен» (зволожувальний апарат об'єднаний з фарбо­вим) — 4,7—5,2 рН. Тобто найбільш сприятливим є діа­пазон величини рН для офсетного друку між 4,8 та 5,5.

Занадто кислий розчин (рН < 4,8) руйнує друкарські елементи форми, сповільнює висихання фарби, що призво­дить до її відшарування, сприяє зношуванню друкарської форми, оголенню валиків, та відповідно, погіршення пода­вання фарби, до окислення та потемніння металізованих фарб. Лужний зволожувальний розчин сприяє закріпленню фарби, але може викликати її емульгування та окислення. Якщо рН > 7, тоді розчин, як луг, може взаємодіяти з кис­лими сполуками, мастилами та смолами, що містяться в друкарській фарбі. У результаті утворюються мила, що діють як емульгатори (зменшують поверхневий натяг на межі «зволожувальний розчин — фарба»), та сприяють утворенню емульсії, що може викликати накочування фар­би на пробільні елементи — тінення друкарської форми. Якщо підвищена лужність зволожувального розчину вияв­ляється відразу в процесі друкування у вигляді тінення, то дефекти, що викликані кислотністю, виявляються після дру­кування і їх неможливо усунути.

Значення рН визначають двома методами: електро­хімічним чи за допомогою лакмусових папірців.

Підтримання визначеної кислотності — необхідне для збереження та відновлення окисного шару, що утворений на поверхні алюмінієвої пластини. Окисний шар може стиратися при друкуванні папером, що пилиться чи через неправильне налагодження машини. Процес відновлення відбувається при рН 5_?0—6,0 у той час, коли водопровід­на вода має у різні пори року різні значення кислотності: рН від 6,2 до 7,8. Тому головне і давно відоме правило — це не використовувати під час друкування чисту водопро­відну воду, а друкувати із застосуванням розчину, що має сталу, заздалегідь задану кислотність.

МАТЕРІАЛИ ПЛОСКОГО ОФСЕТНОГО ДРУКУ

Необхідну кислотність розчину можна отримати додаванням чистої кислоти, наприклад, ортофосфорної. Але чиста кислота руйнує наповнення оксидної плівки, а також спеціальний підшар, який часто наносять під копіюваль­ний шар для підвищення його адгезії до поверхні металу. Використання ортофосфорної кислоти у зволожувальному розчині викликає корозію металічних деталей машини (рис. 4.37) і може призвести до емульгування фарби, а тому не рекомендується. Окрім того, кислотність такого розчи­ну не стабільна: під час друку, з паперу, в нього можуть попадати добавки, що підвищують лужність розчину, це у свою чергу також призводить до емульгування фарби.

Рис. 4. 37.

Приклад дії

зволожувальних

розчинів

на металеві деталі

друкарських машин

а) вихідний взірець;

б) взірець,

що піддавався дії зволожувального розчину

Тому до складу зволожувального розчину входять солі, що забезпечують буферну ємність розчину. Розчини, що містять слабку кислоту та її сіль від сильної основи чи слабку основу та її сіль від сильної кислоти, які при розчи­ненні чи додаванні невеликих кількостей кислоти або лугу змінюють свій рН у незначному діапазоні, називаються буферними розчинами.

Наявність у складі зволожувального розчину буфер­ної системи дозволяє підтримувати певну кислотність розчину, незважаючи на зовнішню дію кислот та лугів.

Розділ 4

Чим вища буферна ємність розчину, тим довше він може працювати в оптимальній зоні рН. Буферна ємність є достатньою, якщо при додаванні певної кількості лугу чи кислоти рН розчину змінюється на одиницю.

Визначення буферної ємності ведеться лабораторни­ми методами. Один з них — метод титрування, який можна використовувати навіть у цеху.

Велике значення має не тільки кількість зволожуваль­ного розчину, що подається, але й якість води (її жорсткість та електропровідність). Під жорсткістю води зволожуваль­ного розчину розуміють вміст солей сполук кальцію та магнію у воді. Залежно від вмісту сполук кальцію та маг­нію розрізняють декілька ступенів жорсткості води: від дуже м'якої до дуже жорсткої (табл. 4.7).

Таблиця 4.7 Межі жорсткості водопровідної води

Ступінь жорсткості	Дуже м'яка	М'яка	Середньо жорстка	Досить жорстка	Жорстка	Дуже жорстка
Жорсткість, мг СаО/дм3	0-1,5	1,5-3,0	3,0-4,0	4,0-6,5	6,5-11,0	> 11,0

Великий вміст деяких солей у зволожувальному роз­чині може бути викликаний не тільки наявністю у вихід­ній воді солевих компонентів, але й взаємодією лужного паперу з кислим зволожувальним розчином. При контак­ті з кислим зволожувальним розчином карбонат кальцію, що міститься у лужному папері, поглинається і новоутворені солі потрапляють у зволожувальну систему машини. Над­лишкова жорсткість розчину призводить до появи нальоту на офсетному полотні, на валиках, а також на друкарських формах і, як наслідок, відбувається тінення форми та забиван­ня фарбою растра на відбитку. Як довела практика, вода з жорсткістю приблизно 3,0—3,6 мг СаО/дм³ не порушує процесу офсетного друку. При дуже жорсткій чи водо­провідній воді, з високим вмістом солей, рекомендується пом'якшувати воду чи повністю обезсолювати її (про це більш детально нижче).

Хімічний склад сучасних компонентів зволожуваль­них розчинів підібраний таким чином, щоб забезпечити максимальну розчинність іонів кальцію та тим самим запобігти утворенню нерозчинних сполук і звести до міні­муму негативний вплив підвищеної жорсткості води на якість друку. Однак самі компоненти зволожувального розчину не можуть змінити показник жорсткості води.

МАТЕРІАЛИ ПЛОСКОГО ОФСЕТНОГО ДРУКУ

Тому додатково рекомендують використовувати спеціальні методи підготовки води.

Вода з жорсткістю понад 3 мг СаО/дм³не може бути використана для зволоження друкарських форм. Жорсткість води у різних районах не тільки країни, але й навіть міста, різна — це дуже добре видно на рис. 4.38. Тому, до розчину вводять спеціальні добавки, що понижу­ють жорсткість. Дуже добре використовувати для дру­кування талу воду. Така вода має підвищену активність, добре адсорбується на оксидованій поверхні металу.

У різних країнах жорсткість вимірюється у різних одиницях. їх відповідність до вітчизняних одиниць наве­дена у табл. 4.8.

Таблиця 4.8 Одиниці вимірювання жорсткості в різних країнах

Країна	Україна, Російська Федерація	ФРН	Велико­британія	Франція	США
Одиниця вимірю­вання	СаО, мг/дм3	СаО, 10 мг/л	СаСО3, г/галлон	СаСО3, г/ІООл	СаСО3, г/ІОл
Коефіцієнт пере­рахунку		2,8	3,5	5,0	0,5

Числові межі жорсткості сирої води у вітчизняних одиницях та у німецьких градусах жорсткості наведені на рис. 4.39.

£я

1.5

І її

6,5

жорстка

ЗО

О

Рис. 4.39.

Співвідношення меж жорсткості води у вітчизняних одиницях (нижній ряд) та у німецьких градусах жорсткості (верхній ряд)

Жорсткість води (розчину) визначається за допомо­гою спеціальних приладів. Контроль загальної жорсткості здійснюється також за допомогою титрування.

Рекомендується контролювати електропровідність зво­ложувального розчину, що циркулює в машині (як відомо,

Розділ 4

...;■ Тернопіль і \ a,.v. -•

L. ЛУГАНСЬК >.. ч ДОНЕЦЬК ^ ч ] О -і- ■■--'

Оцінку виконано в межах гідрохімічних районів

^ О ' ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ у' vrEPHqnwb\ о. .S""--

Середня багаторічна жорсткість води, мг/дм '' і

Рис. 4.38. Загальна жорсткість поверхневих (а) та підземних (б) вод України

(за В. А. Барановським)

МАТЕРІАЛИ ПЛОСКОГО ОФСЕТНОГО ДРУКУ_____________________________ 251

зволожувальний розчин — електроліт). Річ у тім, що частка буферних добавок у розчині може перевищувати допус­тимі межі при його цілком прийнятній кислотності, що призводить до певних проблем. Уявлення про кількість буферних добавок якраз і дає електропровідність, оптималь­ні значення якої лежать у межах 800—1500 мкСм/см. Про провідність говорить кількість іонів, що міститься у воді. Чим більше у воді розщеплених на іони солей, тим вища її провідність. На значення провідності впливає якість води, температура, вміст спирту та інших речовин (з паперу, змивальних речовин чи фарби). Водорозчинні частки фар­би чи паперу підвищують провідність розчину. Змивальні речовини та паперовий пил — знижують.

Для отримання розчину потрібної якості воду готу­ють з тим, щоб концентрація іонів у сирій воді була у вузьких межах (2,0—2,6 мг СаО/дм³). Провідність роз­чину також залежить від вмісту ІПС, адже ІПС може змішуватися з водою у будь-якій пропорції та при цьому не розкладається на іони як сіль. Тому ІПС не перено­сить заряди у середовищі і як наслідок провідність роз­чину падає зі зростанням у ньому концентрації ІПС. До­давання 2 % ІПС призводить до зменшення провідності на 8 %.

Температура розчину також впливає на його електро­провідність (оптимальна температура розчину 10—15 °С). Чим вища температура, тим вища провідність. Зміна темпе­ратури розчину на 1 °С тягне за собою зміну провідності на 3 %. Потрібно пам'ятати, що провідність розчину регу­люється в залежності від якості та температури води, що застосовується у кожному конкретному випадку. Тобто, за зміною електропровідності зволожувального розчину можна судити про ступінь забрудненості розчину.

Для визначення електропровідності застосовують спеціальний прилад. Іноді цей прилад суміщений з прила­дом визначення кислотності.

Зволожувальний розчин повинен добре змочувати поверхню пробільних елементів друкарської форми. Зазвичай окисна поверхня металу наповнюється високо-гідрофільною речовиною, яка забезпечить потрібне роз­тікання води по поверхні. Але якщо пластини старі, то наповнювач може втрачати гідрофільність. Тоді необхідно вводити до зволожувального розчину ПАР. Одночасно з введенням ПАР до розчину треба вводити консерванти. Розчини з ПАР довго не зберігаються — з'являється плісня­ва та запах.

252__________________________________________________________ Розділ 4

Поверхневий натяг якраз і характеризує здатність розчину змочувати робочі поверхні в процесі друкуван­ня. Поверхневий натяг, про який мова йшла в першому розділі, можна визначити візуально чи лабораторними методами. Для приблизного контролю здатності зволо-жувальногд розчину до змочування застосовують дру­карську форму в її пробільній ділянці (при цьому на ній, зрозуміло, не повинно бути копіювального шару та вона не повинна бути покрита захисним кольором), на поверхню якої наносять краплю зволожувального роз­чину. Потім через збільшувальне скло спостерігають за розтіканням. Якщо крапля не розтікається, це озна­чає, що розчин має занадто високий поверхневий натяг. Якщо крапля розтікається швидко, тоді поверхневий натяг достатньо малий для того, щоб запобігти попадан­ню фарби на пробільні елементи друкарської форми. Тест потрібно проводити одразу ж після проявлення друкарської форми. Він досить приблизний тому, що емульгування чи динамічний поверхневий натяг таким чином не визначиш.

Обов'язковою умовою нормального протікання дру­карського процесу є не тільки утворення зворотної емуль­сії, але й обов'язкове швидке розшарування прямої емульсії, її нестійкість. Чим швидше розшаровується емульсія, тим краще поводить себе фарба в процесі дру­кування.

Зволожувальний розчин на формі не повинен швидко випаровуватися, особливо під час нетривалих зупинок машини. Сухі ділянки форми одразу будуть закочуватися фарбою, що неприпустимо. До складу зволожувального розчину входять речовини, що сповільнюють його випаро­вування. Введення ІПС до складу зволожувального розчину, завдяки високій швидкості його випаровування (табл. 4.9), сприяє зменшенню кількості зволожувального розчину, що переходить на офсетне полотно, а потім і на папір. Це робить процес друкування більш стабільним та дозволяє запобігти труднощам, причинами яких є підвищення воло­гості паперу.

Швидке випаровування зволожувального розчину, що містить ІПС, дозволяє працювати з більш товстою плівкою зволожувального розчину на формі, що полегшує регулюван­ня зволожувального апарата. При цьому не відбувається збільшення вмісту зволожувального розчину в фарбі. Швид­ше встановлюється баланс «зволожувальний розчин — дру­карська фарба».

МАТЕРІАЛИ ПЛОСКОГО ОФСЕТНОГО ДРУКУ

Швидке випаровування зволожувального розчину, що містить ІПС, дозволяє працювати з більш товстою плівкою

Таблиця 4.9