Svět tisku | Typo | Papír a celulóza | Další produkty | Tržiště | Adresáře a profily | Společnost | Zeptejte se...


Základy používání alkoholu v ofsetovém tisku
Gustav Konečný - Svět tisku

Jestliže se v tématu čísla zabýváme ofsetovými technologiemi, nemůžeme se vyhnout aktuální otázce použití alkoholu v technice ofsetového tisku. Alkoholová vlhčicí zařízení v moderních ofsetových tiskových strojích podstatným způsobem ovlivňují úroveň tisku. Je jisté, že tiskaři mohou s alkoholovým vlhčením tisknout lépe než bez něj.

Když se začalo alkoholové vlhčení používat, vznikaly často problémy, protože ne všechny tehdejší tiskové barvy, ofsetové potahy a tiskové papíry byly pro použití alkoholu vhodné. Vlhčicí zařízení, barvy a jiné materiály pro použití alkoholu prošly již dříve procesem postupné optimalizace. Tiskaři se časem přesvědčili, že alkoholové vlhčení představuje pro ofsetový tisk nejlepší řešení. Toto tvrzení má dodnes plnou platnost.

Když se nyní o roli alkoholu v ofsetovém tisku znovu diskutuje, nejedná se o technickou stránku použití, nýbrž o skutečnost, že alkohol jako prchavé organické rozpouštědlo zatěžuje životní prostředí. Alkohol navíc není levný a má škodlivé účinky na zdraví. Abychom působení alkoholu v ofsetovém vlhčení lépe porozuměli, je třeba se nejdříve blíže seznámit s chemicko-fyzikálními procesy, které při ofsetovém tisku a v tiskovém stroji probíhají.

 


Obr. 1: Molekulární síly v kapalině

 

Teoretické základy ofsetového tisku

Pro chování barvy a vlhčicího roztoku na tiskové desce jsou rozhodující molekulární síly, jež jsou určujícím faktorem pro povrchové napětí kapalin i pevných těles. Rozdílné molekulární síly uvnitř a na povrchu kapaliny jsou znázorněny na obr. 1. Povrchové napětí (viz tabulka) je měřitelnou veličinou. V protikladu k povrchovému napětí, které se měří proti ovzduší, představuje styčné povrchové napětí sílu, působící mezi povrchy dvou kapalin nebo mezi povrchem kapaliny a pevného tělesa. Styčné povrchové napětí je relativně vysoké, když jsou kohezní síly kapaliny větší než adhezní síly mezi kapalinou a pevným tělesem, např. tiskovou deskou. V tom případě kapalina na tiskové desce neulpívá a nesmáčí ji. Pokud jsou adhezní síly přibližně stejné jako kohezní, dochází k silnějšímu nebo slabšímu smáčení tiskové desky.Smáčivost povrchu je definována úhlem, který svírá tečna povrchu kapky s povrchem pevného tělesa (viz obr. 2).

Dřívější teorie ofsetového tisku uváděly, že rozdíl povrchových napětí vlhčicího prostředku a tiskové barvy má být co největší, aby se tím zajistila dobrá odpudivost barvy a vody. To ale zároveň znamenalo, že vlhčicí prostředek tiskovou desku hůře smáčel. Nejnovější poznatky ukazují, že není až tak příznivé, když se barva a vlhčicí prostředek nalézají na výrazných protipólech. Potvrzuje to také praktická zkušenost, že se lépe pracuje s vlhčicím roztokem obsahujícím alkohol, ačkoliv jeho povrchové napětí není příliš rozdílné od povrchového napětí barvy. Rozdíl ve styčném povrchovém napětí má být tak velký, aby barva a voda byly vzájemně nerozpustné, ale voda má do barvy emulgovat formou jemné disperze a ne se srážet do velkých kapek. Důležitý je rozdíl koheze obou komponent a jejich adhezní chování vůči tiskové desce. Pro adhezi nebo kohezi jsou rozhodující molekulární síly. Když jsou molekulární síly mezi deskou a kapalinou (adheze) větší než vnitřní síly samotné kapaliny (koheze), bude se kapalinový film při odvalování nanášecích válců oddělovat a nanášet na tiskovou desku. Když je koheze větší než adheze, nedojde k oddělování. Na tomto principu je založeno také technické řešení bezvodého ofsetového tisku.

 


Obr. 3: Schéma nanášení vody na netisknoucí místa tiskové desky při alkoholovém vlhčení

 

Zařízení pro alkoholové vlhčení v ofsetovém tisku

V běžném ofsetovém tisku se rozlišuje mezi konvenčním a alkoholovým vlhčicím zařízením. V případě konvenčního vlhčicího zařízení je tisková deska vždy nejdříve navlhčena určitým množstvím vlhčicího prostředku. Během odvalování nanášecího válce barevníku pak deska také předává vodu do tiskové barvy. Typické alkoholové vlhčicí zařízení nanáší vlhčicí prostředek na tiskovou desku přes první nanášecí válec barevníku. Výhoda alkoholového vlhčicího zařízení spočívá v tom, že nepoužívá plyšové, ale pogumované válce, což umožňuje rychlou změnu dávkování vlhčicího roztoku, tj. vyznačuje se rychlou reakcí na zásah tiskaře.

U typického alkoholového vlhčicího zařízení se nachází voda již na prvním nanášecím válci v barvě, protože přídavek alkoholu ve vodě umožňuje poměrně snadné promísení (emulgaci). V alkoholovém vlhčení se při odvalu prvního nanášecího válce setkává voda na jeho povrchu se zbytkovým vodním filmem na tiskové desce. Jejich styčné povrchové napětí je rovno nule, takže se spojují. Odvalováním válce na desce se oddělí tenký vodní film, zatímco silný tuhý film barvy zůstává beze změny na nanášecím válci (viz obr. 3). Dokonce i eventuální tónující částice barvy na desce jsou během tohoto procesu přitaženy a sejmuty vrstvou barvy na válci (tj. tisková deska se vyčistí). Když přicházejí odvalující se válce do styku s tisknoucími místy, je styčné povrchové napětí mezi tímto barvu přijímajícím místem a barvou na válci rovněž rovno nule, takže se obě vrstvy barvy spojí. Při odvalování válce na desce se potom barva nanese na tisknoucí místa (viz obr. 4). Voda, jež se nachází ve směsi barva-voda, nebude v důsledku vzájemně opačně působících molekulárních sil z míst obrazu, která přijímají barvu, odebrána a zůstane emulgována v barvě.

 


Obr. 4: Schéma nanášení barvy na tisknoucí místa tiskové desky při alkoholovém vlhčení

 

Základní funkce alkoholových systémů vlhčení

Každé vlhčicí zařízení má v principu plnit dvě cílové funkce. První spočívá v tom, aby netisknoucí místa zůstala bez barvy, to znamená, že tato místa budou smáčena vlhčicím prostředkem. Druhá cílová funkce zajišťuje, aby byla vlhčicím prostředkem vytlačena eventuální barva, nanesená na netisknoucí místa. Jednodušeji řečeno – barva musí být z netisknoucích míst smyta. Je známo, že tyto hlavní úkoly plní také konvenční vlhčicí zařízení. Musí tedy existovat ještě jiné důvody, proč přináší použití alkoholu výhody. Jsou jimi zejména jemné dávkování vlhčicího prostředku k dosažení sytosti barev, rovnoměrné nanášení vlhčicího prostředku na tiskovou formu a rychlá reakce na zásahy tiskaře.

Budeme-li se zabývat jenom dvěma základními funkcemi a zkusíme je realizovat pomocí technických prostředků, pak nepochybně přijdeme na myšlenku, že se vlhčicí roztok dá na tiskovou desku nanášet také stříkáním. Ostatně tato idea našla své praktické naplnění v tzv. tryskovém vlhčicím zařízení. Trysková vlhčicí zařízení se však neprosadila a všeobecně převažuje uplatnění válcových vlhčicích zařízení. Pokusy a zčásti také praktické zavedení tryskových vlhčicích zařízení přesto ukázaly, že výhody použití alkoholu lze realizovat i jinými cestami, které rovněž umožní dobrý transport a dávkování alkoholu. Kromě strojně technického působení alkoholu ve válcovém vlhčicím zařízení existují ještě vlivy procesně technické, jež příznivě působí na ofsetový tisk.

 


Obr. 2: Vymezení krajních úhlů

 

Procesně technické působení alkoholu

Praxe ukazuje, že stačí malé množství alkoholu, jelikož směs alkoholu a vody se chová tak, že molekuly alkoholu mají snahu zaujmout pozici na povrchu vodních kapek. Tím se dá také objasnit, proč se alkohol ve směsi voda-alkohol odpařuje ve větší míře než voda, ačkoliv bod varu vody (100 C) není daleko od isopropylalkoholu (82 C). Zřetelně se tato vlastnost projevuje u hexanolu-1 (158 C), protože také zde dochází k rychlejšímu odpařování alkoholu než vody. Platí obecně, že látky, které mají snižovat povrchové napětí vody, se koncentrují na jejím povrchu. Proces koncentrace může jít až tak daleko, že povrchy vodních roztoků budou téměř výlučně sestávat z povrchově aktivních substancí. Tím se dá vysvětlit, proč poměrně malé množství alkoholu velmi značně snižuje povrchové napětí směsi voda-alkohol. Alkoholy, které sestávají z menších molekul, musejí proto být přidávány ve větší koncentraci než alkoholy s většími molekulami, aby se dosáhlo stejného výsledku v povrchovém napětí (viz obr. 5).

Z obrázku je zřejmé, že u alkoholů, které sestávají z velkých molekul, tj. hexanol a pentanol, se velmi brzy dosáhne stavu, kdy další přidávání alkoholu již nepřináší žádný významný pokles povrchového napětí. Z toho vyplývá pro praktické uplatnění alkoholu v ofsetovém tisku závěr, že přesné dávkování vyšších alkoholů má mimořádný význam. Použití etanolu a metanolu nepřichází v úvahu. Využití etanolu je v důsledku vysoké spotřební daně neefektivní. Jako průmyslový líh je sice levnější než isopropylalkohol, ale obsahuje tzv. denaturační přísady, které jsou pro vlhčicí prostředky nevhodné. Metanol nelze použít kvůli rychlému odpařování a silnému toxickému působení. Mimoto by potřebná koncen­trace byla příliš vysoká. Z obrázku je patrné, že největší manévrovací prostor z hlediska udržení funkčnosti koncentrace nabízí propanol-2, tj. isopropylalkohol, který se také v ofsetovém tisku běžně používá.

 

Strojně technické působení alkoholu

Pro ofsetový tiskový proces nemá význam jen samotné povrchové napětí. Tisk bez alkoholu nebo se sníženým množstvím alkoholu je umožněn nejen vlhčicími přísadami a tiskovou chemií, ale také jinými faktory, jako je odpovídající přizpůsobení materiálů nanášecích válců a jejich seřízení a v neposlední řadě také změna vlastností barev a molekulárních vlastností tiskových desek. Na základě všech souvislostí, týkajících se ofsetového procesu, si můžeme rovněž udělat lepší představu o vzájemném působení molekulárních sil a mechanických procesů, jež probíhají v kontaktní zóně mezi nanášecími válci a tiskovou formou. Ve styčném proužku působí mechanické síly a vznikají zde také mechanické mikropohyby. V obou případech se tím podporuje působení molekulárních sil. Uvedené síly jsou žádoucí přinejmenším proto, aby se ve velmi krátkém čase, který je k dispozici, dosáhlo požadovaného smáčení tiskové desky vlhčicím prostředkem a barvou. Dále je toto vnější mechanické působení potřebné k očištění tiskové desky, což by samotné molekulární působení nebylo schopné zabezpečit.

Jakou roli hraje přítomnost vlhčicího prostředku ve styčném proužku, zůstává ještě otevřenou otázkou. Jeden vliv je určitě prokazatelný, neboť je známo, že každé úspěšné nahrazení alkoholových vlhčicích prostředků jinými prostředky je podmíněno novým, jemnějším seřízením nanášecích válců. Jelikož změna vlhčicího prostředku vyžaduje jiné nastavení nanášecích válců, je zřejmé, že molekulární stavba vlhčicího prostředku hraje svou roli. Vlhčicí prostředek, který se skládá výhradně jen z malých molekul, má zároveň také menší viskozitu oproti vlhčicímu prostředku, složenému z větších molekul. Důsledkem pro praxi je zjištění, že pro ofsetový proces nemá význam jen samotné povrchové napětí. Z poznatků získaných z procesů v kontaktní zóně a z různorodé molekulární stavby různých materiálů vyplývá, že hledání nejvhodnějších náhrad alkoholu ve vlhčicích prostředcích musí být spojeno se vzájemným přizpůsobením tiskového stroje a všech používaných materiálů.

 


Obr. 5: Vliv různých druhů alkoholu na povrchové napětí vody
1 metanol, 2 etanol, 3 isopropylalkohol, 4 butanol-2, 5 pentanol-2, 6 hexanol-1

 

Škodlivé působení alkoholu na životní prostředí

Důvody, proč se zabýváme náhradou alkoholu v ofsetovém procesu, nemůžeme na základě výše uvedených závěrů hledat ani v oblasti tiskového procesu, ani na straně techniky a strojů. Právě v těchto směrech přináší isopropylalkohol podstatné výhody. Existují ale také nevýhody alkoholu, které jsou podnětem pro hledání jeho vhodných náhrad. K největším nevýhodám alkoholu patří jeho cena, a jelikož se jedná o hořlavinu I. třídy a toxickou látku, také zátěž pro pracovní a životní prostředí.

Jestliže hledání vhodných náhrad bylo zpočátku motivováno převážně hospodárností, vystupují v poslední době stále více do popředí důvody ekologické a zdravotní. Škodlivé působení isopropylalkoholu na zdravotní stav vyplývá z fyzikálně-chemických vlastností. Isopropylalkohol se do lidského organismu může dostávat dýchacími cestami, trávícím systémem a kůží. Rozklad probíhá především v játrech. Při trvalém působení způsobuje isopropylalkohol chronické onemocnění dýchacích cest. K tomu přistupují negativní vlivy na nervový systém a zrakové orgány.

 

Materiály Povrchové napětí (mN/m)
Kapaliny

 

Voda 72
Voda/alkohol 20% 38
Voda/alkohol 15% 40
Voda/alkohol 10% 44
Voda/alkohol 5% 52
Tisková barva 35
Pevná tělesa

 

Diazovrstva (přijímající barvu) 35
Měď (přijímající barvu) 39
Oxid hliníku (přijímající vodu) 70
Chrom (přijímající vodu) 52

 

Závěr

Snaha o nahrazení alkoholu v procesu vlhčení při ofsetovém tisku jinými pomocnými prostředky je patrná již řadu let. V praxi přibývá pracovišť, která využívají tisk bez IPA. Používají se buď jednosložkové přípravky, nahrazující zároveň stabilizátor i alkohol, anebo přípravky na bázi neprchavé směsi, zabezpečující narušení povrchového napětí vody, které jsou náhradou alkoholu a jsou používány souběžně s vhodným stabilizátorem. První způsob náhrady má ovšem určitá úskalí. Jestliže má např. 2–3% podíl přípravku nahradit třeba i 10 % alkoholu a k tomu ještě 3 % stabilizátoru, musí být koncentrace přípravku natolik agresivní, že může negativně ovlivňovat funkční životnost válců tiskového stroje a nepříznivě působit na tiskové desky. První způsob se používá především v heatsetové ofsetové technologii. Společnost Druckchemie patří mezi výrobce, kteří rozpracovali druhý způsob náhrady IPA a přišli na trh s přípravky plné náhrady IPA, jež tak zcela vytěsňují alkohol z tiskového procesu. Praktické zkušenosti dokládají vysokou užitnou hodnotu především v archovém tisku, kde se tímto způsobem dosahuje srovnatelné úrovně kvality tisku a objemu produkce jako při použití alkoholu. Lze konstatovat, že komplexní řešení náhrady alkoholu v tiskovém procesu, které spočívá v optimálním zvládnutí jak chemických pochodů ofsetového procesu, tak i mechanických a fyzikálních procesů při tisku, bude mít pro budoucnost ofsetového tisku mimořádný význam.

 

Ve spolupráci s DC Kuřim pro Svět tisku připravil Gustav Konečný

 

Článek vyšel v časopise Svět tisku 9 / 2005.


Reakce na článek



Poslat reakci na článek

Relevantní články







Vytisknout stránku

2017
Téma čísla:
KBA posouvá technologické hranice
Miyakoshi MLP-H
Koncept Push-to-Stop Heidelberg
EDP Awards pro Xerox RIALTO 900
Nová technologie Canon UVgel a tiskárna Océ Colorado 1640
KBA RotaJET řady L a VL
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10. 9. 2017
LABELEXPO EUROPE 2017
25.-28. září 2017, Brusel
9 hal, 650 vystavovatelů

29. 8. 2017
Tiskaři v Německu
Německá odborná asociace tiskařů a médií Bundesverband Druck und Medien (bvdm) zveřejnila statistické výsledky daného oboru za loňský rok. Celkový finanční obrat se zvýšil z 20,2 mld. EUR v roce 2015 na 21,1 mld. EUR, investice sledovaných společností dosáhly výše až 666 mil. EUR.
V oboru tisku a médií v Německu je evidováno 8 316 společností, ve kterých pracovalo 139 399 zaměstnanců.

8. 3. 2017
Moderní technologie v polygrafii
Katedra polygrafie a fotofyziky Univerzity Pardubice otevírá v roce 2017 XI. ročník licenčního studia.
Licenční studium je určeno pro další vzdělávání a rekvalifikaci pracovníků, kteří pracují v polygrafickém průmyslu.
Více informací ZDE.

14. 2. 2017
Ministerstvo pro místní rozvoj ČR
Vypisuje veřejnou zakázku na dodavatele polygrafických služeb "Zajištění a dodávka tiskových, DTP a distribučních služeb pro publicitu ESI fondů".
Podrobné informace naleznete na profilu zadavatele (MMR):
nen.nipez.cz
systémové číslo: N006/17/V00000266

+++ archiv krátkých zpráv
Tisk levně - Kvalitní tisk levně

 
Vyplňte e-mail do pole a odešlete.
E-mailové zprávy budete dostávat max. 5x týdně ...
Společnost | Kontakty | Předplatné | Archivy
© 2004 - Svět tisku - Veškeré obsahy podléhají autorskému zákonu. Kopírování či jiné použití zde uveřejněných částí pouze se souhlasem spol. Svět tisku
Generuje redakční systém Buxus společnosti ui42.
Designed by BlueCube.cz.