Wpływ zawartoci zemulgowanej wody na właciwoci reologiczne
W przypadku wszystkich badanych farb triadowych (CMYK) po zemulgowaniu 10% wody spadła lepkoć pozorna (o około 16 do 38% przy D = 50 s-1, najwięcej dla cyjanu i żółtej). Zmiany wartoci krytycznej szybkoci cinania zemulgowanych farb triadowych nie można było ocenić, ponieważ dla czystych farb Đ w zwišzku z ograniczeniem maksymalnego momentu obrotowego Đ nie dało się jej okrelić. Dla farby purpurowej Dkryt wzrosło. Wzrost zawartoci wody w farbie do 20% już nie miał tak wyranego wpływu na przebieg krzywej płynięcia oprócz farby purpurowej i cyjanu. Oprócz żółtej lepkoć pozorna z reguły wzrastała; w przypadku purpury przy małych D Đ powyżej wartoci dla czystej farby krytyczna szybkoć cinania i krytyczne naprężenie w stosunku do 10% emulsji zawsze były niższe. Przebieg krzywych płynięcia i lepkoci był mniej regularny. Przykładowe zmiany przebiegu krzywych płynięcia i lepkoci pokazano na rys. 1 i 2. Parametr konsystencji modelu Ostwalda przy czystych farbach (bez wody) spada w kolejnoci C, K, M i Y, a indeksy płynięcia w odwrotnym kierunku. Najmniejsze zmiany parametru konsystencji ze wzrostem zawartoci wody wykazywały farby czarna i żółta, a największe farba purpurowa.
Zmiany Đ z reguły spadek lepkoci Đ ze wzrostem zawartoci wody (płynu zwilżajšcego) były w literaturze wielokrotnie opisywane, ale tylko w przypadku farb cold-setowych i heat-setowych. Charakter tych zmian uważany jest za znak jakoci farby drukowej, względnie jej kombinacji z roztworem zwilżajšcym. W artykule [35] autor stwierdza, że dla farb offsetowych gazetowych (cold-setowych) i heat-setowych graniczne naprężenie dynamiczne cinania wzrasta ze spadkiem wielkoci czšstek zemulgowanej wody i ze wzrostem zawartoci zemulgowanej wody. Wielkoć czšstek zależy od techniki emulgowania, polarnoci pigmentu i spoiwa farby.
Wpływ zawartoci alkoholu izopropylowego w płynie zwilżajšcym
Wpływ zawartoci izopropanolu w roztworze zwilżajšcym na właciwoci reologiczne został zbadany dla farby purpurowej przy zawartoci 10 i 20% roztworu zwilżajšcego. Zawartoć izopropanolu (IPA) wynosiła 0, 5, 10 i 15% objętociowych. Przebieg krzywych płynięcia przedstawiono na rys. 3 i 4. Parametry modelu wykładniczego krzywych płynięcia podano w tabelach 5 i 6.
Wzrostowi zawartoci IPA sprzyja wyrany spadek pozornej lepkoci emulsji farb drukowych. Lepkoć pozorna farby przy jednakowych szybkociach cinania spada ze wzrostem zawartoci wody i IPA. Wartoci indeksów płynięcia spadły w przypadku modelu Ostwalda i logarytmicznego, co oznacza wzrost zależnoci lepkoci pozornej od szybkoci cinania, przy czym spadek jest gwałtowniejszy dla emulsji 20%. Informacyjna wartoć zmian parametru konsystencji lub indeksu lepkoci niska. Zdolnoć emulgowania wody badanych farb oznaczana zmodyfikowanš metodš Surlanda wynosi około 40% [31]. Stwierdzono, że zdolnoć emulgowania obniża się ze wzrostem dodatku izopropanolu. Takie samo stwierdzenie podaje Surland [12]. W przeprowadzanych pomiarach izopropanol obecny w wodzie wpływał prawdopodobnie na formę emulgowania wodnej fazy w farbie drukarskiej o mniejszych czšsteczkach. W pracy [3] autorzy stwierdzili, że w przypadku farb heat-setowych mikroemulsje charakteryzujš się niższš lepkociš pozornš niż makroemulsje, a wyższš wartociš Dkryt. W pracy [37] autorzy podajš stwierdzenie, że dodanie izopropanolu do zdemineralizowanej wody powodowało spadek wielkoci czšstek.
Wpływ rodzaju dodatków do płynu zwilżajšcego
Dalszym celem prowadzonych badań było sprawdzenie wpływu dodatków do wody na właciwoci reologiczne farby purpurowej.
Stosowano preparaty handlowe Substifix HD 8301 09 (Huber Gruppe, RFN), Hydrofast 8010 (BASF, RFN), K (ADICHEM, Słowacja), z których przygotowywano ich 3% objętociowo roztwory w wodzie demineralizowanej. Następnie przygotowywano 10% emulsję z farbš purpurowš. Krzywe płynięcia przedstawiono na rys. 5.
Dodatki do wody względnie przygotowane z nich roztwory różniły się właciwociami (pH, napięcie powierzchniowe, przewodnoć). Ich wpływ na przebieg krzywych płynięcia i wartoci parametrów modelu Ostwalda nie był jednak zbyt wyrany; z wyjštkiem Substifiksu zmiany były takie same jak przy czystej wodzie. Wpływ dodatku IPA był o wiele wyraniejszy. Liczba wykonanych badań była jednak zbyt mała, aby można było dokładnie stwierdzić wpływ danego dodatku (bez i z udziałem IPA). Składniki dodatków majš wszak wiele innych zadań, a nie tylko wpływ na reologię farb drukowych i ich emulsji.
Podsumowanie
Użytecznoć równań modelowych do opisu przebiegu krzywych płynięcia i krzywych lepkoci farb offsetowych arkuszowych i ich emulsji uzyskanych pomiarami reowiskozymetrycznymi oraz możliwoć wyznaczenia parametrów równań zależy od szerokoci mierzonego zakresu szybkoci cinania D, zwłaszcza od możliwoci wykonania pomiarów w przedziale DŐ0. Bez punktów uzyskanych eksperymentalnie z tego zakresu nie jest możliwe dokładne okrelenie granicznego dynamicznego naprężenia cinania i parametru konsystencji, a korelacja między zmianami wartoci parametrów i właciwociami farb jest problematyczna.
Triadowe farby offsetowe arkuszowe nie majš jednakowych właciwoci reologicznych. Przez wytworzenie emulsji z wodš demineralizowanš spada ich lepkoć pozorna, wzrasta jej zależnoć od szybkoci cinania. Charakter zmian jest różny dla poszczególnych farb. Spadek lepkoci pozornej nie jest liniowy ani też proporcjonalny do objętoci zemulgowanej wody, stopień obniżenia lepkoci pozornej zależy od szybkoci cinania.
Dodatek izopropanolu do wody wyranie wpływa na właciwoci reologiczne emulsji farby purpurowej. Wpływ izopropanolu przy wyższej zawartoci zemulgowanej wody jest wyraniejszy. Spadkowi lepkoci pozornej prawdopodobnie sprzyja tworzenie mikroemulsji roztworu zwilżajšcego w farbie.
Wpływ różnych dodatków na właciwoci reologiczne farby purpurowej był niewielki Đ znacznie mniejszy niż wpływ izopropanolu.
Literatura
[1] MacPhee, J.: An engineerŐs analysis of the lithographic printing process TAGA Proceedings 1979, 137Đ217.
[2] Bassemir, R., Krishann, R.: A study of lithographic performance mechanical vs. thermodynamic considerations TAGA Proceedings 1988, 339Đ353.
[3] Bassemir, R., Krishann, R.: Optimizing lithographic performance Đ A physical-chemical approach TAGA Proceedings 1987, 560Đ573.
[4] Bassemir, R. W., Krishnan, R.: Prediction of litho press problems from phase equilibrium of inks and fountain solutions TAGA Proceedings 1989, 240Đ256.
[5] Karttunen, S., Kantto, H. and Oittinen, P.: Graphic Arts Resr. Inst. of Finland, Reprint, 15 (1971).
[6] Sirost, J. -C., Cole, P.: The study of rheology and physics of interfaces as an aid to the offset process Ink & Print, (1995), 14Đ19.
[7] Wickman, M., Hallstensson, K., Strm, G.: Interactions between printing ink binders, printing ink oil and fountain solutions TAGA Proceedings 1995, 978Đ992.
[8] MacPhee, J.: A unified view of the film splitting process, Part l American Ink Maker, 1 (1997), 42Đ49.
[9] MacPhee, J.: A unified view of the film splitting process, Part II American Ink Maker, 2 (1997), 51Đ56.
[10] Aurenty, P., Schrder, A., Jallu, A., Gandini, A., Tessadro, A.: Effects of additives on the physico-chemical interactions between ink, water and plate TAGA Proceedings 1995, 915Đ932.
[11] Surland, A.: A laboratory test method for prediction of lithographic ink performance TAGA Proceedings 1980, 224Đ247.
[12] Surland, A.: Factors determining the efficiency of lithographic inks TAGA Proceedings 1983, 191Đ235.
[13] Durand, R. R., Jr. and Wasilewski O.: A new technique for measuring water uptake of lithographic inks TAGA Proceedings 1991, 339Đ349.
[14] Tasker, W., Cygan, L., Fang, W., Lachcik, K., Nakamura, U.: Water pick-up test for lithographic inks TAGA Proceedings 1983, 176Đ190.
[15] Tasker, W. R., Coyne, R., Eberly, S., Parikh, D.: Comparison of laboratory water pickup tests with actual press performance TAGA Proceedings 1990, 268Đ279.
[16] Wasilewski, O.: What & how to measure Am. Ink Maker, 2 (1996), 20Đ30.
[17] Volz, J.: A practical method for testing litho properties of ink Am. Ink Maker, 2 (1998), 42Đ45.
[18] MacPhee, J.: Some insight into the relevance off-press measurements of fountain solution take-up by ink TAGA Proceedings 1997, 577Đ589.
[19] Chou, S. M.: Study of ink structure by creep technique TAGA Proceedings 1991, 351Đ369.
[20] Chou, S. M.: Viscosity measurements of viscoelastic inks at high shear rates TAGA Proceedings 1992, 388Đ408.
[21] Chou, S. M., Fadner, T. A.: Shear stability of fountain solution emulsified in lithographic inks TAGA Procee-dings 1986, 37Đ62.
[22] Chou, S. M., Cher, M.: Rheological studies of emulsion ink stability TAGA Proceedings 1989, 257Đ280.
[23] Chou, S. M., Fadner, T. A., Bain, L. J.: Structural recovery of printing inks studied by steady shear rheometry TAGA Proceedings 1990, 280Đ312.
[24] Chou, S. M., Bain, L. J.: Rheological characteristics: keyless versus conventional litho news inks TAGA Proceedings 1988, 354Đ386.
[25] Cerny, J.: Rheological evaluation of heat-set inks Graphic Arts in Finland, Vol. 22, (1993), 3Đ8.
[26] Durand, R. R. Jr., Wasilewski O.: Viscoelastic behavior of printing inks American Ink Maker, 4 (1997), 34Đ44.
[27] Durand, R. R., Jr. and Wasilewski, O.: Characterization and control of lithographic ink emulsions TAGA Proceedings 1993, 285Đ298.
[28] Rizk, N. Y., Leary T. G. and Newton, J. A.: The use of rheometry to predict offset ink performance on press TAGA Proceedings 1994, 379Đ396.
[29] Blayo, A., Gandini, A., Le Nest, J-F.: Rheological properties of highly pigmented inks: Consequence on the color printing quality TAGA 1998, 600Đ617.
[30] Wang Zhengging, Hu Liming, Zhang Zongtov and Fang Tunan: The relationship between printability and rheological behaviour of inks Ink & Print, Vol. 15 (1), (1997), 15Đ17.
[31] Matejka, J.: Vplyv vlhiaceho roztoku na viskozimetrick vlastnosti ofsetovůch tlaovůch farieb Diplomov prca, CHTF STU, Bratislava 1999.
[32] Jakucewicz, S., Czichon, M, Czichon, H: ăMateriałoznawstwo poligraficzneÓ. Farby drukowe, metale i stopy Wydawnictwa Politechniki Warszawskej, Warszawa, 1992.
[33] Scukin, C. D., Percov, A. V., Amelinova, E. A.: Koloidn chemie, Praha 1988.
[34] Gonov, O.: Vplyv vlastnost ofsetovůch tlaovůch farieb na priebeh a kvalitu ofsetovej tlae Diplomov prca, CHTF STU, Bratislava 2000.
[35] Krishnan, R.: Predicting of lithographic ink performance beyond ink/fountain solution emulsion testing Am. Ink Maker, 2, (1999), 41Đ45
[36] Aurenty, P, Gandini, A., Le Nest, J-F.: Viscoelasticity of water/isopropanol/alkyd resin emulsion TAGA Proceedings 1994, 339Đ353.
[37] Iwaki, t., Sato, K., Nimoda, T.: Ink-water emulsified state in offset printing TAGA Proceedings 1990, 253Đ267.
