Принципи плоского офсетного друку

Процес плоского офсетного друку заснований на мож­ливості регулювання змочуваності шляхом створення стій­ких адсорбційних шарів. Стабільна та висока якість друку може бути досягнута тільки при певній різниці у рівнях вільної поверхневої енергії між високоенергетичними пробіль­ними та низькоенергетичними друкарськими елементами. При розгляді поверхневих явищ у плоскому офсетному друці виділяють вісім фазових систем: поверхня друкарської фор­ми; корозійний, олеофільний та гідрофільний шари; зволожу­вальний розчин; друкарська фарба; робоча поверхня декеля офсетного циліндра; матеріал, що задруковується. Основни­ми критеріями, що характеризують енергетичний стан по­верхні є кут змочування, поверхневий натяг, робота адгезії.

Крайовий кут змочування характеризують рідини на поверхні твердого тіла. Змочування відбувається на межі трьох фаз, з яких одна є твердим тілом, а дві інші — ріди­ни, що не змішуються (вибіркове змочування), чи рідина та газ. Крайовий кут змочування q — це кут між твердою поверхнею та дотичною, що проведена у точці розділу трьох фаз і відраховується у бік рідини (рис. 1.5).

/S/S///S//

////////у/

Рис. 1.5.

Крайовий кут

змочування:

а — поверхня

змочується;

б — поверхня не

змочується

Якщо q < 90° — поверхня змочується рідиною, якщо q > 90° — поверхня не змочується рідиною. У першому випадку поверхню називають гідрофільною, а у другому — гідрофобною. Встановлено, що якщо дійсний крайовий кут змочування менше 90°, рідина може проникати у вільні заглиблення та добре змочувати поверхню. Якщо ж кут більше 90°, то попаданню рідини у заглиблення заважає повітря, яким частково заповнені ці заглиблення,

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ

а адгезійна здатність його за відношенням до рідини мала. Значення крайових кутів змочування, що отримані у статис­тичних умовах, не дають точного уявлення про реальний процес, тому що друкування відбувається при достатньо ве­ликих швидкостях. Так, наприклад, кут змочування водою парафінового воску, виміряний у статичних умовах, дорівнює 104°, а за динамічних умов зменшується до 96°.

Поверхневий натяг 8 (чи коефіцієнт поверхневого натягу) є мірою незкомпенсованості міжмолекулярних сил у поверхневому шарі. Поведінку рідини на поверхні твер­дого тіла описує рівняння Юнга (рис. 1.6):

8_ГГ ~ д_рт = 8_ГЯ • cos8, (1.1)

де 8_/т— поверхневий натяг на межі розділу «газ — твер­де тіло»;

8_РТ — «рідина — тверде тіло»;

Ь_гр — «газ — рідина»;

0 — крайовий кут змочування.

Рис. 1.6.

Молекулярні сили, що діють на межі розділу фаз

Змочування чи незмочування твердої поверхні ріди­ною визначається співвідношенням сил притягання рідини до твердого тіла (сили адгезії) та сил взаємного притя­гання між молекулами самої рідини (сили когезії). Взає­модія рідини та твердого тіла кількісно характеризується роботою адгезії W_a. Робота адгезії — це робота, яку по­трібно витратити для відокремлення рідини від твердого тіла. Робота адгезії може бути визначена як різниця енер­гетичних характеристик кінцевого (дві поверхні: 8_ггта д_рт) та початкового стану, тобто:

Чим сильніша взаємодія рідини та твердого тіла, більша робота адгезії, тим сильніше змочування. Порівнюючи рівняння (1.1) та (1.2) отримуємо:

(

(1.3)

cosG).

W_a = Ь_гр(і

20

_______________________________________________________ Розділ 1

Взаємодію часток однієї фази характеризує робота когезії W_K. Вона чисельно дорівнює роботі ізотермічного розділення об'єму рідини на дві частки, тобто:

(1.4)

W_K =

(1.5)

З рівнянь (1.3) і (1.4) випливає, що: ^=■^1^(1+cosG).

З формули (1.5) отримуємо відношення між крайо­вим кутом змочування 6 та змочуваністю твердої поверхні (табл. 1.1). Таким чином умова змочуваності поверхні має вигляд:

(1.6)

а умова незмочуваності:

o<w_a<-w_K.

(1.7)

Таблиця 1.1

Робота адгезії W_а та змочуваність поверхні cos0 при різних крайових кутах змочування 8

Характер змочування	9, град.	cos9	к
Повне змочування		-1
Дуже слабке змочування	>90	-1—0	o~wK
Слабке змочування			0,5WK
Добре змочування	<90	0—1	>0,5Wr
Повне змочування (розтікання)

В реальних виробничих умовах з твердою поверхнею форми одночасно взаємодіють дві рідини з різною поляр­ністю (у нашому випадку — це зволожувальний розчин і фарба). У цьому випадку спостерігається вибіркове змо­чування. Змочуваність цих матеріалів характеризують за допомогою: поверхневого натягу фарби та зволожуваль­ного розчину; міжфазового натягу на межі «зволожувальний розчин — фарба»; адгезійних зв'язків на межі: «зволо­жувальний розчин — пробільні елементи», «фарба — про­більні елементи» та «зволожувальний розчин — друкарські елементи».

Ми бачимо, що існують дві основні характерні особ­ливості плоского офсетного друку: перша полягає в тому,

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ

що на друкарську форму наносяться фарба і зволожуваль­ний розчин, друга — фарба з розчином передається на по­верхню декеля офсетного циліндра, а з нього — на папір.

Етапи передавання зображення в плоскому офсетно­му друці бачимо на рис. 1.7, де: / — монтаж фотоформ (дзеркальне зображення фото шаром догори); 2 — дру­карська форма (пряме зображення); 3 — формний циліндр (пряме зображення); 4 — офсетний циліндр (дзеркальне зображення); 5 — відбиток (пряме зображення).

Рис. 1.7.

Передавання

зображення

в процесі друкування

Офсетний (непрямий) метод перенесення фарби з форми на папір (чи інший матеріал, що задруковується) іноді застосовується у високому (типоофсет) та глибоко­му друці (тамподрук). Однак, зазвичай, термін «офсетний друк» застосовується для позначення плоского офсетного друку, що отримав найбільшого поширення серед інших

Розділ 1

офсетних способів друку. Основна перевага плоского оф­сетного друку перед іншими способами друку полягає в тому, що застосовування еластичної гумотканинної пла­стини забезпечує отримання чітких зображень на різних видах паперу чи інших матеріалах з нерівною та гладкою поверхнею, при мінімальних затратах часу на підготовку друкарської машини до роботи.

У процесі друкування папір не входить у прямий кон­такт з друкарською формою, пружно-еластичний декель компенсує нерівності та шорсткість матеріалу, що задру-ковується, і це дозволяє зменшити величину технологічно необхідного тиску. Сучасний офсет — це високі швид­кості роботи аркушевих друкарських машин, різні розмі­ри задруковуваної поверхні, невеликі витрати часу на підго­товку машини до друкування, можливість друкування на широкому асортименті паперу та інших матеріалах.

На рис. 1.8 показано хід процесу, що повторюється при кожному обертанні циліндрів у зоні друкарського контакту між декелем офсетного циліндра J?, аркушем за-друковуваного матеріалу //та друкарським циліндром 7. Розглянемо послідовно, за стадіями, явища, які відбуваються в зоні контакту офсетного / та друкарського циліндрів 7.

Рис. 1.8.

Стадії перенесення

зображення в зоні

друкарського

контакту

5 5 стадія

щ

|\

1

стадія

4 стадія

м

/

3 стадія

2 стс

дія

f

2

Ьш 1

t 1 і—

0 —

._ в

о

І

------ 9

8

11

10

/

>

Перша стадія. При використанні в складі декеля су­цільних, «нестискувальних» в об'ємі гумотканинних офсетних пластин тиск сприяє утворенню потовщення пла­стини 4 — див. рис. 1.8, тому що такі пластини мають

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ______________________________________________ 23

обмежені в'язкопружні властивості та стискаються в порівнянно невеликому ступені. У гумотканинних пла­стинах, з мікропористим робочим шаром, що стискаються в об'ємі, потовщення не утворюється, тому що в струк­турі таких пластин є мікропори. Вони стискаються до того, як стиснеться гумотканинний матеріал.

Друга стадія. Початок зони друкарського контакту. У зону друкарського контакту входять поверхня декеля офсетного циліндра 2 з друкарською фарбою 3 та задру-ковуваний матеріал // (див. рис. 1.8).

Третя стадія. Кінець зони друкарського контакту. Шири­на зони друкарського контакту 8 (рис. 1.8) визначається типом декеля офсетного циліндра (м'який, напівжорсткий, жорсткий) та діаметром циліндрів / та 7.

Четверта стадія. Тиск падає. Відбиток утримується на поверхні офсетного декеля за рахунок липкості друкарської фарби, а при використанні крейдованого паперу — й за рахунок її адгезії до поверхні гумотканинної пластини. Початок розділення шару фарби 6 бачимо (рис. 1.8). Чим вища в'язкість фарби, тим більшу дію справляє зусилля розтягу на поверхню аркуша 9, що призводить іноді до вищи­пування паперу. Плівка зволожувального розчину, що зна­ходиться на поверхні гумотканинної пластини, може розчиняти у фарбі покривний шар крейдованого паперу. На цій стадії виникають напруження, при яких аркуші задруко-вуваного матеріалу протидіють зусиллям розтягнення дру­карської фарби та адгезії гумотканинної пластини.

П'ята стадія. При обертовому русі друкарського цилін­дра аркуш 9, що утримується захватами друкарського ци­ліндра 10 (рис. 1.8), відокремлюється від гумотканинної. пластини. Друкар при друкуванні із складних форм, що містять велику кількість друкарських елементів, плашки, може спостерігати відривання аркушів від поверхні гу­мотканинної пластини за характерним звуком.

1.3. Порівняльний аналіз способів друку

Стисло розглянемо окремі елементи сучасного полі­графічного виробництва і дамо їм оцінку з точки зору особливостей плоского офсетного, високого, флексографіч-ного та глибокого способів друку.

Додрукарські процеси. Додрукарська підготовка і про­цес отримання фотоформ для різних способів друку різняться, в основному, характеристиками кінцевого про­дукту — фотоформи.

24 ______________________ _{;_____________________________________________________} Розділ 1

Комп'ютерна додрукарська підготовка виконується за допомогою однакового апаратного і програмного забезпе­чення (за винятком деяких спеціалізованих продуктів, розроблених для оптимізації отримання фотоформи для якогось окремого способу друку). Безпосереднє отриман­ня фотоформи, як правило, відбувається за допомогою ла­зерного фотовивідного апарата. В Україні також доволі поширений і інший спосіб — виготовлення фотоформи за допомогою принтера (лазерного, струминного або, рідше, термосублімаційного). Для отримання негативного зобра­ження фотоформи з більш високою контрастністю засто­совують переконтакт на контактно-копіювальній рамі.

Для отримання друкарської форми плоского офсетно­го друку потрібна позитивна фотоформа (О_маіс>2,0). Для високого та флексографічного способів використовують висококонтрастний растрований негатив (Z)>4,5). Для глибокого друку (технології отримання друкарських форм травленням), у залежності від способу отримання друкар­ської форми, застосовують півтонову або растровану позитивну фотоформу. Потрібні характеристики фотоформи досягаються добором способу її виготовлення, обладнання і витратних матеріалів з відповідними властивостями.

Фотоформи для різних способів друку відрізняються градаційними характеристиками, способом растрування, лініатурою та кутом повороту растра. Ці параметри зада­ються під час комп'ютерної підготовки, при умові, що їх підтримує застосовуване обладнання.

Працемісткість отримання фотоформ приблизно од­накова для різних способів друку. Однак, слід зазначити, що, як правило, для офсетного друку виготовлення комп­лекту фотоформ простіше, швидше і дешевше, ніж для ви­сокого або флексографічного.

Формні процеси. Виготовлення формних друкарських пластин безпосередньо на виробництві вже давно відійшло у минуле. На сьогоднішній день друкарня і для офсетного, і для флексографічного друків може придбати формні пластини з потрібними властивостями. Не кажучи вже про високий друк, який завдяки винятковим досягненням у виготовленні фотополімерних друкарських форм отримав «друге дихання».

Виняток становить лише глибокий друк, де форма виго­товляється безпосередньо на формному циліндрі. Тому для отримання друкарської форми традиційним способом (травленням) і способом гравіювання (лазерним або механічним), потрібно заздалегідь наростити гальвано-хімічним способом робочий шар.

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ

У таблицях 1.2 і 1.3 для порівняння наведені деякі показники формного процесу і характеристики формних пластин. Цифри орієнтовні, але вони дозволяють порівня­ти й оцінити вартість і трудомісткість формних процесів для різних способів друку.

Таблиця 1.2