1.2. Skład nowoczesnych roztworów zwilżajšcych
Substancjš wielkoczšsteczkowš, jak już wspomniano, mogš być produkty naturalne takie jak guma arabska lub modyfikowane krochmale, głównie z ziemniaków, ale też substancje modyfikowane takie jak karboksymetyloceluloza (CMC) oraz inne pochodne celulozy lub produkt całkowicie syntetyczny Đ poliwinylopyrolidon (PVP). W wypadku stosowania gumy arabskiej mamy do czynienia z problemem zwišzanym z degradacjš jej hydrofilnych właciwoci w roztworach o odczynie większym od 7. Wyklucza to więc jej stosowanie w neutralnych roztworach zwilżajšcych oraz roztworach wymagajšcych lekko alkalicznego odczynu. W wypadku stosowania roztworów zwilżajšcych zawierajšcych gumę arabskš muszš one mieć odczyn lekko kwany o wartoci pH mniejszej niż 6,5. W przeszłoci stosowano roztwory zwilżajšce znacznie bardziej kwane, o wartoci pH około 3,5; powodowały one m.in. nadmiernš korozję form drukowych i narażonych na kontakt z roztworem częci maszyn drukujšcych. Obecnie, szczególnie w Europie, stosuje się roztwory zwilżajšce o wartociach pH w zakresie od 4,5 do 6,5. Zakres zapewnia właciwe emulgowanie farb offsetowych oraz jest korzystny ze względu na większš szansę wydrukowania większych nakładów z jednej formy. W wypadku stosowania roztworów zwilżajšcych w rodowisku kwanym unikać należy wprowadzania soli w postaci siarczanów i chlorków ze względu na przyspieszonš wówczas korozję powierzchni form drukowych. W drukowaniu zwojowym, szczególnie gazet, gdy odbywa się ono za pomocš obojętnych roztworów zwilżajšcych, gumę arabskš zastępuje się karboksymetylocelulozš (CMC). W technologiach drukowania z zastosowaniem roztworów zwilżajšcych o odczynie alkalicznym o wartoci pH w zakresie 9,0-9,5 stosuje się roztwory niezawierajšce tradycyjnych zwišzków wielkoczšsteczkowych, ale sole kwasu fosforowego i krzemiany, redukujš one bowiem szybkoć korozji formy drukowej. Niezależnie od tego dla stanu maszyn drukujšcych istotne jest wprowadzanie do roztworów zwilżajšcych specjalnych rodków antykorozyjnych, np. benzotiazolu sprzedawanego pod nazwš handlowš Cobratex.
Innymi ważnymi składnikami roztworów zwilżajšcych sš zwišzki zapobiegajšce wysychaniu formy drukowej poprzez obniżanie szybkoci parowania roztworu. Dawniej najczęciej stosowano w tym celu glicerynę, obecnie również alkohole dwuwodorotlenowe Đ glikole, na przykład glikol etylenowy (wycofywany jednak ostatnio ze względów na jego toksycznoć), glikol propylenowy, wielowodorotlenowy zwišzek o nazwie sorbitol oraz inne zwišzki tego typu o dużym ciężarze czšsteczkowym. Stosuje się je szczególnie wówczas, gdy w roztworze zwilżajšcym występuje małe stężenie lotnych zwišzków organicznych. W rezultacie powierzchnia formy drukowej zwilżana jest roztworem bardziej równomiernie, niwelowany jest efekt zwišzany z tym, że powierzchnia formy w pobliżu krawędzi ma nieco wyższš temperaturę, co powoduje, że odparowanie roztworu jest w tych obszarach szybsze (szczególnie od strony, gdzie znajduje się silnik napędzajšcy zespół drukujšcy).
Wprowadzenie do roztworów zwilżajšcych rodków powierzchniowo czynnych obniżajšcych napięcie powierzchniowe, zwłaszcza stosowanie alkoholu izopropylowego, spowodowało zmiany również w budowie zespołów zwilżajšcych. Stosowanie alkoholu powoduje utworzenie bardziej równomiernej i cienkiej warstewki roztworu na powierzchni formy drukowej, wystarczajšco zabezpieczajšcej przed efektem tonowania. Wprowadzenie do roztworu zwilżajšcego około 10% alkoholu powoduje spadek napięcia powierzchniowego roztworu do 30-36 dyn/cm, czysta woda ma napięcie powierzchniowe wyższe, wynoszšce 72 dyn/cm. Efektem stosowania alkoholu jest szybsze utworzenie równomiernej warstewki wilgoci na powierzchni formy drukowej. Dzisiaj szczególnie istotna jest też szybkoć odtwarzania tej warstewki, bowiem technologia pozwala na znacznie szybsze drukowanie. Dawniej zalecano, aby stężenie alkoholu mieciło się w zakresie 8-12%, dodawanie większych jego iloci nie wpływa już bowiem istotnie na zmiany napięcia powierzchniowego, niepotrzebnie tylko zwiększajšc koszty i powodujšc ujemne skutki dla rodowiska. W Stanach Zjednoczonych i wielu innych krajach dšży się do wprowadzenia jednolitych regulacji dotyczšcych maksymalnie dopuszczalnego poziomu stężenia alkoholu izopropylowego w roztworach zwilżajšcych. Obecnie najostrzejsze normy dotyczš Los Angeles, gdzie w nowo instalowanych maszynach wolno stosować roztwory majšce tylko 3% alkoholu, a w stanie Maryland nieco więcej Đ do 8,5%. Niezależnie od kosztów i względów zdrowotnych ważnych dla pracowników należy pamiętać, że gdy stężenie alkoholu izopropylowego w roztworze zwilżajšcym przekroczy okrelony poziom, może to grozić wydzieleniem się z roztworu hydrofilnych substancji wielkoczšsteczkowych.
Ubocznym, ale ważnym i pozytywnym skutkiem stosowania roztworów zwilżajšcych z alkoholem izopropylowym jest efekt jego parowania z dużych powierzchni cylindrów i wałków zespołu drukujšcego. Pobierane ciepło parowania alkoholu obniża temperaturę pracy tego zespołu, utrzymujšc odpowiedniš lepkoć farby drukarskiej. Ma to szczególnie znaczenie w maszynach bez układu termostatujšcego pracę zespołu drukujšcego. Ponieważ stosowanie roztworów zwilżajšcych zawierajšcych alkohol izopropylowy pozwala drukować z nadawaniem cieńszej warstewki roztworu na powierzchnię formy drukowej, skutkuje to zużywaniem mniejszych iloci roztworu. Odparowywanie alkoholu powoduje jednak cišgłe zmiany w składzie pozostajšcego w maszynie roztworu i wymaga stałej korekty jego składu.
W nowoczesnych maszynach podczas drukowania mierzy się gęstoć i temperaturę roztworu i w zależnoci od wyniku pomiarów automatycznie wprowadza okrelonš iloć alkoholu izopropylowego do zbiornika z roztworem oraz utrzymuje jego temperaturę na stałym poziomie. Stały skład roztworu i stała jego temperatura zapewniajš stabilne warunki drukowania nakładu. Farba na drukach wykonywanych przy stosowaniu alkoholu izopropylowego nieco szybciej się utrwala, a zadrukowane miejsca charakteryzujš się większym połyskiem. Ponadto alkohol izopropylowy jest czynnikiem hamujšcym rozwój bakterii i pleni. Obecnoć alkoholu w roztworze sprawia, że zespół drukujšcy szybciej osišga stan równowagi układu emulsyjnego woda-farba, co zmniejsza iloć produkowanej makulatury przy rozpoczynaniu drukowania nakładu oraz przy wznawianiu procesu drukowania po przerwie.
Wadami stosowania roztworów zwilżajšcych z alkoholem izopropylowym, poza jego cenš, sš toksyczne działanie na organizm ludzki w kontakcie ze skórš lub przy wdychaniu jego par oraz niebezpieczeństwo samozapłonu. W USA ze względów zdrowotnych dopuszczalna jest zawartoć par alkoholu w atmosferze hali maszyn rednio 400 ppm w czasie 8 godzin lub 500 ppm w czasie 15 minut.
Zwišzki powierzchniowo czynne muszš być stosowane w roztworach zwilżajšcych ostrożnie, ze wiadomociš, że ich nadmiar powoduje niewłaciwe emulgowanie farby offsetowej, co przejawia się znacznym pogorszeniem jakoci druków Đ intensywnoć ich barw jest zaniżona, a ponadto mogš wystšpić zaniki elementów rysunku na odbitkach.
Ważnym składnikiem współczesnych roztworów zwilżajšcych sš składniki zapobiegajšce powstawaniu piany i szlamu w czasie drukowania. W tym celu wprowadza się do nich takie produkty jak Dow 1410 lub kopolimer polieteru i siloksanu sprzedawany w postaci koncentratu o nazwie Tego Foamex 3062 produkcji Tego Chemie Service GmbH lub podobny produkt firmy Goldschmit AG.
Ważnym w praktyce dodatkiem jest wprowadzanie do roztworu zwilżajšcego rodków obniżajšcych pokrywanie się farbš drukarskš powierzchni obcišgów w czasie drukowania. W tym celu stosuje się syntetyczne woski, polimerowe pochodne glikolu etylenowego o odpowiednio wysokiej masie czšsteczkowej. Ich rozpuszczalnoć w wodzie w miarę wzrostu masy czšsteczkowej spada i możliwa jest ochrona obcišgów w kontakcie z farbš offsetowš.
Podstawowym składnikiem roztworów zwilżajšcych, przynajmniej ilociowo, jest oczywicie woda. Warto więc powięcić jej kilka zdań. Zanieczyszczenia chemiczne majš ogromny wpływ na jakoć przygotowywanych z jej użyciem roztworów zwilżajšcych i w rezultacie na stabilnoć i przebieg drukowania oraz jakoć odbitek. Szczególnie ważna jest jej twardoć. Twardoć wody zależy od zawartoci w niej soli wapnia i magnezu, wpływa ona na wartoć pH wody. Twardoć wody można okrelać w różnymi sposobami. W literaturze niemieckiej często spotykało się oznaczenie twardoci wody w stopniach dH. Woda o twardoci 1ĄdH odpowiada takiej zawartoci w niej jonów wapnia, że po odparowaniu 1 litra pozostaje 10 mg CaO. Woda o twardoci w zakresie 0-4ĄdH to woda miękka, w zakresie 4-8ĄdH rednio twarda, w zakresie 8-16ĄdH twarda, a powyżej 16ĄdH bardzo twarda. Twardoci w tych przedziałach odpowiadajš kolejno następujšcym zawartociom węglanu wapnia (CaCO3) w wodzie: 0-75 mg/l; 75-150 mg/l; 150-300 mg/l i powyżej 300 mg/l.
Innym bezporednim sposobem okrelania twardoci wody jest podawanie wprost stężenia zwišzków wapnia i magnezu w ocenianej wodzie.
W drukowaniu offsetowym zaleca się stosowanie wody o twardoci w zakresie 4-15ĄdH. Zwykle woda wodocišgowa zawiera 200-500 mg/l różnych rozpuszczonych w niej substancji. W Polsce dopuszczalna twardoć wody wodocišgowej w przeliczeniu na zawartoć węglanu wapnia powinna się miecić w zakresie 60-500 mg/l. Ostatnio w Warszawie wartoć ta oscylowała na poziomie 200 mg/l. Należy brać pod uwagę, że poziom zanieczyszczeń wody wodocišgowej może się zmieniać i nie należy opierać się na raz wykonanym pomiarze. W niektórych rejonach, gdzie gleba zawiera dużo soli wapnia i magnezu, ich zawartoć zwiększa przewodnoć elektrycznš wody do ponad 600x10-3W-1x cm-1. Podczas drukowania z zastosowaniem zbyt twardej wody na powierzchni wałków i obcišgów osadza się mazista warstwa nierozpuszczalnych mydeł, złożona z soli kwasów tłuszczowych pochodzšcych ze zhydrolizowanego spoiwa farb drukarskich. Warstwa ta powoduje trudnoci z równomiernym rozprowadzaniem farby na wałkach, obcišgu i formie drukowej, lizganie się wałków i efekty dublowania na odbitkach. Mycie wałków wymaga wówczas stosowania większej iloci rodków myjšcych. W wypadku koniecznoci stosowania wody twardej trzeba stosować specjalne dodatki zmiękczajšce. Dla potrzeb drukowania offsetowego stosuje się kwas octowy, hydroksyoctowy oraz zwišzki kompleksujšce. Dawniej stosowano instalacje zmniejszajšce twardoć wody przez dodawanie kwasu fosforowego, efektem ubocznym jednak było pozostawanie w wodzie zwiększonych iloci niepożšdanych soli. Niektóre oferowane na rynku koncentraty roztworu zwilżajšcego w informacjach dotyczšcych ich użytkowania podajš możliwoć stosowania wody o podwyższonej twardoci. Większoć firm dostarczajšcych koncentraty roztworu zwilżajšcego wykonuje na życzenie odbiorców analizę stosowanej przez nich do przygotowania roboczego roztworu wody i na tej podstawie modyfikuje skład koncentratu, dostosowujšc go do twardoci wody dostępnej w drukarni. Gdy jakoć dostarczonej do drukarni wody przekracza możliwoci zmiany receptury koncentratu, firmy te sugerujš alternatywne i optymalne rozwišzanie problemu.
Lepszym sposobem uzyskiwania wody o odpowiedniej twardoci jest jej dejonizacja lub jeszcze lepiej coraz popularniejsza obecnie metoda stosowania procesu odwróconej osmozy. Destylacja wody jest procesem zbyt energochłonnym. Dejonizacja polega na wykorzystywaniu właciwoci specjalnych polimerów Đ wymieniaczy jonowych. Oczyszczanš wodę przepuszcza się przez kolumny wypełnione odpowiednimi polimerami wišżšcymi kationy i aniony zawarte w wodzie Đ odpowiednio kationitami i anionitami, a na końcu złożem mieszanym. Anionity i kationity można stosować wielokrotnie po ich uprzedniej regeneracji polegajšcej na odwróceniu reakcji wišzania kationów i anionów; kationity przepłukuje się rozcieńczonym kwasem, a anionity rozcieńczonš zasadš. Czynnoci zwykle prowadzone sš w sterowanej automatycznie aparaturze. Najwygodniejszy jest jednak proces odwróconej osmozy polegajšcy na przepuszczaniu wody przez specjalnš membranę, w specjalnie do tego celu produkowanej aparaturze. W wyniku procesu osmozy usunięte zostajš z oczyszczanej wody prawie wszystkie rozpuszczone w niej zwišzki nieorganiczne oraz te, które zatrzymywane sš zwykle w procesie filtracji. cdn.
