Roztwory zmywajšce z niskim VOC
W zwišzku z silnymi restrykcjami dotyczšcymi obniżania wartoci VOC do roztworów zmywajšcych wprowadzono szereg materiałów, które nie były dotychczas używane do tego celu, a także szereg zupełnie nowych typów zwišzków chemicznych. Głównie sš to estry alkoholu metylowego, etylowego i izopropylowego z nienasyconymi kwasami otrzymywanymi z produktów rolniczych takich jak np. estry kwasu olejowego. W USA głównie używa się estrów pochodzšcych z soi stosowanych też jako paliwo do silników dieslowskich albo estrów oleju z łupków mineralnych. Produkty te majš wymaganš wartoć KB (około 60), dobrze zmywajš farbę i nie majš ostrego zapachu oraz praktycznie sš niepalne. Wadš ich jest to, że nie odparowujš z mytych powierzchni samorzutnie i trzeba je wycierać (za pomocš papieru albo szmat) lub zmywać tradycyjnie stosowanymi rozpuszczalnikami. Innš ich wadš jest to, że rozlane na podłodze tworzš bardzo liskie powierzchnie, niebezpieczne dla personelu. Mimo tych wad produkty oparte na estrach niższych alkoholi i nienasyconych organicznych kwasów pochodzenia rolinnego majš coraz szersze zastosowanie jako rodki zmywajšce w przemyle poligraficznym.
Innš metodš obniżania VOC jest produkowanie trwałej emulsji składajšcej się z wody i rozpuszczalnika alifatyczno-aromatycznego. Tego rodzaju rodki myjšce po raz pierwszy wprowadziła na rynek amerykańska firma Varn (Ecolo Wash). Do produkowania tego typu emulsji trzeba stosować specjalnš mieszaninę zwišzków powierzchniowo czynnych, a emulsyfikację prowadzić w bardzo szybkim młynie koloidalnym. rodki takie były powszechnie stosowane zwłaszcza przy pracy na maszynach arkuszowych. Zawartoć w nich wody (ok. 30%) obniża parowanie (VOC) oraz temperaturę zapłonu, na którš wpływa dobór odpowiednich rozpuszczalników.
Bardzo ważnym parametrem jest też lepkoć emulsji, wyższa niż lepkoć tradycyjnych roztworów zmywajšcych, ale nie przeszkadza to w używaniu emulsji jako rodka zmywajšcego.
Następnš metodš obniżenia poziomu VOC było zastšpienie niektórych węglowodorów alifatycznych i aromatycznych podobnymi zwišzkami o wyższych temperaturach wrzenia, np. benzynę lakowš zastšpiono przez produkt o temperaturze wrzenia w zakresie 244-272ĄC (EssoD-13). Oczywicie tego rodzaju mieszaniny odparowujš wolniej, ale można przez odpowiedni stosunek różnych rozpuszczalników osišgnšć zadowalajšce rezultaty dotyczšce ich stosowania jako rodków myjšcych.
Najnowszy typ roztworów zmywajšcych to tak zwane mikroemulsje, gdzie zemulsyfikowane składniki tworzš fazę rozproszonš emulsji występujšc jako bardzo małe, praktycznie niewidzialne gołym okiem kuleczki fazy rozproszonej. W rezultacie emulsja jest niemal przezroczysta albo lekko opalizujšca.
Zwykle mikroemulsje zawierajš pomocniczy węglowodór alifatyczny (jeszcze lepiej, gdy jest on aromatyczny) rozpuszczalny jednoczenie w wodzie oraz w rozpuszczalniku podstawowym, tworzšcym główny składnik fazy rozpraszanej. Przykładem może być produkt wytwarzany w tym celu przez firmę Rodia; jest to eter glikolowy i mieszanina specjalnych rozpuszczalnych zwišzków powierzchniowo czynnych ułatwiajšcych rozpuszczanie. Stosuje się je w stężeniu do 6% i wówczas zawartoć wody w emulsjach o odpowiednich proporcjach składników dochodzi aż do 60%. Tak uzyskana mikroemulsja ma wyglšd wody i charakteryzuje się obniżonš wartociš parametru VOC; w rezultacie zapach rozpuszczalnika jest mniej odczuwany. Wartoć KB dzięki obecnoci aromatycznych węglowodorów i estrów glikoli wynosi w takich mikroemulsjach powyżej 40.
Wymienilimy tutaj główne sposoby obniżania parametru VOC i toksycznoci mieszanin zmywajšcych, ale oczywicie przytoczone przykłady nie obejmujš całej generacji nowych typów roztworów zmywajšcych o obniżonym VOC. Należy dodać, że na wartoć dotyczšcš VOC można wpływać dobierajšc rozpuszczalniki o odpowiednich cinieniach czšstkowych lub stosować odpowiednie mieszaniny rozpuszczalników (jako wartoć addytywnš wszystkich jej składników). Zwykle cinienie to wyraża się w milimetrach słupa rtęci w temperaturze 20ĄC. Dla materiałów łatwo palnych wynosi ono powyżej 2,3 mm Hg.
rodki zmywajšce dla farb utrwalanych promieniowaniem UV
W zwišzku z powszechnym stosowaniem farb utrwalanych promieniowaniem ultrafioletowym trzeba było wprowadzić do rodków myjšcych nowe rozpuszczalniki, które umożliwiałyby szybkie rozpuszczanie składników nowych farb. Do tego typu rozpuszczalników należš estry glikoli, alkohol dwuacetonowy, ketony i estry. Stosowanie farb utrwalanych promieniowaniem UV wymaga ponadto dostosowania właciwoci obcišgów offsetowych Đ muszš one być odporne na działanie tych farb, co dodatkowo komplikuje wymagania wobec nich. Odpowiednim materiałem na takie obcišgi jest guma typu EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer) zawierajšca jako główny składnik pochodne etylenu i propylenu. Niestety obcišgi te wykazujš dużš wrażliwoć na działanie rozpuszczalników aromatycznych. rodki zmywajšce farby UV z obcišgów nie mogš ich więc zawierać. Opracowano nowe mieszaniny wulkanizowane, np. zawierajšce PVC i kauczuk nitrylowy, odporne na rozpuszczalniki i węglowodory aromatyczne. Ułatwia to nieco sytuację w doborze składu rodków myjšcych przy stosowaniu farb UV.
Metody laboratoryjne badania rodków myjšcych
W celu kontrolowania jakoci rodków myjšcych i poziomu ich zanieczyszczeń przydatne jest stosowanie dobrze wykalibrowanych chromatografów gazowych i cieczowych. Nie wyklucza to potrzeb badania tradycyjnymi metodami różnych innych właciwoci roztworów myjšcych. Można stosować wiele metod jak pomiar współczynnika załamania wiatła (refrakcja) używajšc np. refraktometru Abbego lub ustalać wartoć parametru KB za pomocš miareczkowania roztworem wzorcowym, o czym pisalimy wczeniej. Ponadto dla każdego roztworu wprowadzanego do użytku należy okrelić wartoć parametru VOC, używajšc Đ jak opisano uprzednio Đ suszarki w 105ĄC. Przydatne jest stosowanie specjalnej wagi analitycznej do pomiaru wilgotnoci materiałów. Pozwala ona wyznaczać obniżenie wagi produktu podczas jego ogrzewania np. w 105ĄC i w połšczeniu z drukarkš komputerowš uzyskuje się wyniki zmian masy w zależnoci od czasu przebywania próbki w suszarce. Pozwala to okrelać, jak badana mieszanina myjšca wyparowuje w 105ĄC w cišgu jednej godziny w przedziałach np. co 5 minut, można kalibrować zestaw pomiarowy porównujšc szybkoć parowania rozpuszczalników jednoskładnikowych z szybkociš parowania badanego roztworu myjšcego.
Temperaturę zapłonu okrela się za pomocš przyrzšdów wymienionych uprzednio i w razie koniecznoci modyfikuje się jej wartoć przez odpowiedni dobór składu mieszaniny myjšcej.
Innym parametrem okrelajšcym przydatnoć roztworu zmywajšcego jest okrelanie za pomocš specjalnego aparatu wpływu badanego rodka na pęcznienie próbek obcišgów albo wałków gumowych, z którymi może się kontaktować testowany roztwór. Tego rodzaju urzšdzenie produkuje francuska firma Dimmel. Mierzy ono za pomocš elektronicznego mikrometru, jak bardzo dana próbka materiału spęcznieje w testowanym rozpuszczalniku w okrelonym czasie. W wypadku mieszaniny rozpuszczalników można kalibrować urzšdzenie na działanie okrelonych rozpuszczalników jednoskładnikowych lub stosujšc ten sam rozpuszczalnik badać zachowanie różnych rodzajów kauczuku.
Przeprowadzenie wymienionych badań pozwala uzyskać bardzo dokładnš laboratoryjnš charakterystykę mieszanin myjšcych oraz przewidywać ich zachowanie w warunkach produkcyjnych.
Inne rodki myjšce używane w drukowaniu offsetowym
Odwieżacze obcišgów. Właciwoci powierzchniowe obcišgów maszyn drukujšcych ulegajš zmianom, następujš też ich odkształcenia mechaniczne. Pracujš one w warunkach ekstremalnych, poddawane działaniom różnych czynników chemicznych i mechanicznych, szczególnie przy dużej szybkoci drukowania. W celu szybkiego przywrócenia ich pierwotnych właciwoci używa się specjalnych roztworów odwieżajšcych zawierajšcych rozpuszczalniki albo ich mieszaniny. Odwieżajš one powierzchnie obcišgu mechanicznie i chemicznie (np. mogš spulchnić obcišg zwiększajšc nieco jego gruboć, szczególnie w miejscach, które zostały odkształcone w wyniku lokalnych nacisków przez zanieczyszczenia papieru albo grudki farby). Tradycyjnie używano do tego celu acetonu, benzenu, toluenu i bardzo popularnego eteru metylowoetylowego. Niestety, te rozpuszczalniki sš nie tylko łatwo palne lub toksyczne, ale również charakteryzujš się nieprzyjemnymi zapachami. Obecnie bardzo popularny jest ester dwuzasadowy kwasów adypinowego, glutarowego lub bursztynowego. Mimo że nie odparowuje on bardzo szybko, jest nietoksyczny, posiada przyjemny zapach i ma bardzo wysokš temperaturę zapłonu. Bardzo skutecznie przywraca odwieżane powierzchnie do ich poczštkowego stanu. Do tego samego celu używa się rozpuszczalników zawierajšcych małe stężenia n-pyrolidonu lub d-limonenu (dwupentenu) oraz mieszaniny węglowodorów alifatycznych i aromatycznych.
rodki myjšce do innych wałków. Sš to roztwory, które usuwajš zanieczyszczenia z wałków metalowych chromowanych lub o innych typach powierzchni, przenoszšcych roztwór zwilżajšcy do formy drukowej. Zwykle sš nimi Đ niestety łatwo palne Đ alkohole, estry, ketony albo węglowodory.
rodki myjšce złożone (dwustopniowe). rodki tego typu stosuje się głównie przy pracy maszyn arkuszowych. Pierwszy roztwór składa się z węglowodorów aromatycznych, zwišzków powierzchniowo czynnych i wody, tworzšc lepkš mieszaninę, która usuwa z mytych powierzchni farbę i inne zanieczyszczenia. Drugi roztwór (zwykle stanowiš go czyste węglowodory alifatyczne) usuwa roztwór pierwszy i dopiero on zostawia czystš powierzchnię wałków lub obcišgów.
Mieszaniny używane do czyszczenia i restaurowania metalowych wałków drukarskich. Innymi trudnociami, z którymi spotykamy się w drukowaniu offsetowym, sš problemy z metalowymi wałkami przenoszšcymi roztwór zwilżajšcy w zespole drukujšcym. Wałki te zanieczyszczajš się farbš drukarskš, a ich powierzchnia staje się hydrofobowa zamiast pozostać hydrofilowš. Utrudnia to równomierny transport roztworu zwilżajšcego w zespole. Tego rodzaju problemy koryguje się przez używanie specjalnej pasty albo roztworu o podwyższonej lepkoci, zawierajšcego hydrofilowy koloid (często gumę arabskš) jako składnik zwiększajšcy lepkoć, mocno rozdrobniony rodek cierny oraz kwas fosforowy w iloci zapewniajšcej uzyskanie pH 2,5-3,0. W Stanach Zjednoczonych popularnym rodkiem zawierajšcym polerujšce czšsteczki krzemianu glinowo-magnezowego w wodnej zawiesinie jest produkt o nazwie Vee Gum wytwarzany przez firmę Vanderbilt.
Czasami powierzchnie cylindrów farbowych na skutek działania zwišzków zawartych w roztworach zwilżajšcych stajš się hydrofilowe i utrudniajš doprowadzanie farby do układu drukujšcego. W celu przywrócenia pierwotnych właciwoci powierzchni cylindrów używa się roztworów nakładajšcych chemicznie na regenerowanš powierzchnię cienkš warstewkę miedzi. Stosuje się do tego roztwory zawierajšce chlorek miedziawy (CuCl2), kwas solny i alkohol izopropylowy z małš zawartociš wody. Roztwór rozprowadzony na wałku metalowym tworzy samorzutnie cienkš warstewkę hydrofobowej miedzi, która pozwala na swobodne i równomierne rozprowadzanie farby w zespole drukujšcym. Niestety, zwykle taki proces regeneracji powierzchni należy powtarzać po 1-2 tygodniach, ponieważ utworzona warstewka miedzi jest bardzo cienka i szybko ulega mechanicznemu zniszczeniu.
Mieszaniny myjšce i konserwujšce formy drukowe. Konwencjonalne formy drukowe muszš być zabezpieczane przed szkodliwym oddziaływaniem czynników zewnętrznych przed drukowaniem i po nim w celu ewentualnego ich ponownego użycia. W czasie drukowania należy je natomiast chronić przed zanieczyszczeniami powodujšcymi błędy drukowania. Tradycyjnie do tego celu stosowano takie rodki jak roztwór gumy arabskiej, asfaltu i kwas fosforowy. Obecnie powszechne sš różne emulsje zawierajšce koloidy, żywice hydrofobowe, np. kumarynę (1,2 benzopiron). Rozpuszczalnik i mieszanina zwišzków powierzchniowo czynnych nie tylko stabilizujš rodek konserwujšcy, ale także pomagajš miejscom hydrofobowym (drukujšcym) formy drukowej zachowywać ich właciwoci podczas długiego okresu przechowywania formy. W procesie drukowania zdarza się, że częć powierzchni niedrukujšcej (hydrofilowej) jest zanieczyszczona i zaczyna przyjmować farbę. Ponieważ zmiana formy drukowej bywa kosztowna, a często jest także czasochłonna, gdy więc zależy na szybkim wykonaniu nakładu, trzeba przywrócić używanej formie drukowej własnoci hydrofilowe bez uszkodzenia warstwy drukujšcej. W tym celu stosuje się rodki w postaci emulsji podobne do wyżej opisanej emulsji konserwujšcej, ale zawierajšce kwas fosforowy, tak aby pH emulsji wynosiło 2,5-3,0.
Emulsje regenerujšce mogš też mieć charakter alkaliczny o wartoci pH =10-12. W ich składzie zwykle znajduje się krzemian sodowo-potasowy. Czasami dodaje się też małš iloć rodka ciernego jak np. pumeks z ziarnem o wielkoci tylko 5 mikrometrów. Małe czšsteczki pumeksu pomagajš czycić anodyzowanš elektrolitycznie (przez producenta płyt presensybilizowanych) powierzchnię formy drukowej bez degradowania właciwoci powierzchniowych miejsc drukujšcych formy (tego rodzaju emulsja oczywicie działa mechanicznie na powierzchnię aluminium nieanodyzowanego). W przeciwieństwie do emulsji myjšcych o neutralnym pH, tak znaczne obniżenie albo podwyższenie wartoci pH wymaga zwiększenia iloci zwišzków powierzchniowo czynnych i ich odpowiedniego doboru.
Emulsje silikonowe. Podczas drukowania, szczególnie szybkiego, wieżo nałożona farba nie jest jeszcze w pełni utrwalona, powierzchnia takich druków może więc być podczas transportu łatwo uszkadzana, farba rozmazywana itp. Jako rodek zapobiegawczy, przede wszystkim przy drukowaniu na maszynach zwojowych, stosuje się rozcieńczony wodš roztwór emulsji silikonowej, która zmniejsza cieranie na zadrukowanej powierzchni chronišc druki przed pogarszaniem ich jakoci. Głównymi producentami tych emulsji były dotychczas amerykańskie firmy Dow i General Electric. Obecnie dużo innych firm podejmuje się produkcji podobnych emulsji. rodki takie oferowane sš przez producentów w postaci stężonej i wymagajš rozcieńczenia przed użyciem. Zawierajš one zwykle 60-65% oleju silikonowego o lepkoci 350 cSt, około 30% wody oraz zwišzki powierzchniowo czynne jak fenole nonylowe albo oktylowe, rodki konserwujšce i antystatyczne. Roztwór roboczy zawiera zwykle po rozcieńczeniu wodš 3% koncentratu pierwotnego i nim zwilża się podłoża drukowe. Głównym problemem przy produkcji tych rodków jest uzyskanie stabilnej emulsji zawierajšcej 60% oleju silikonowego i 30% wody. Emulsje takie majš małš lepkoć i trudno rozcieńczajš się wodš. Przydatne do tego celu jest stosowanie młyna koloidalnego. Ostatnio ze względu na ostrš konkurencję niektórzy producenci usiłujš zastšpić olej silikonowy pochodnymi węglowodorów alifatycznych o podobnej lepkoci. Produkty te sš trochę tańsze, ale trudniejsze do wyprodukowania i przy tym nieco mniej skuteczne.
Materiały pomocnicze stosowane w drukowaniu offsetowym dostępne sš w hurtowniach poligraficznych, z których jedne majš ogólnokrajowy zasięg, inne działajš lokalnie, ale nie ma trudnoci z dostępem do najnowoczeniejszych rodków pomocniczych potrzebnych przy drukowaniu. Większe hurtownie oferujš produkty wielu firm, mniejsze handlujš zwykle produktami wybranego producenta. W niniejszym artykule czytelnik może się zapoznać tylko z niewielkš częciš oferowanych przez nie materiałów. Zainteresowanym poleca się bezporednie kontakty z hurtowniami, ich oferta bowiem ulega zmianom i jest często rozszerzana.
Zakończenie
W niniejszym artykule staralimy się przedstawić podstawowe problemy zwišzane z opracowywaniem składu rodków pomocniczych w drukowaniu offsetowym i metodami ich badania oraz zapoznać czytelników z zakresem stosowania i właciwociami niektórych materiałów oferowanych przez różnych producentów. Wraz z rozwojem przemysłu chemicznego, a zwłaszcza technologii produkcji nowych rozpuszczalników, żywic i zwišzków powierzchniowo czynnych chemicy pracujšcy dla potrzeb poligrafii będš mogli opracowywać receptury nowych materiałów. Wpłynš one nie tylko na szybkoć i jakoć wykonywania form drukowych, przebieg procesów drukowania, zredukujš czas potrzebny na przygotowanie do pracy maszyn, ale również poprawiš jakoć druków. Oczywicie nowe technologie drukowania będš miały nadal podstawowy wpływ na rozwój poligrafii, ale nowe rodki pomocnicze będš też istotnym elementem tego procesu.
