Wpływ emulgowanej wody na właciwoci farb heat-setowych
Skoro podstawowym składnikiem każdego roztworu zwilżajšcego jest woda, zamierzalimy najpierw ocenić jej wpływ na lepkoć emulgowanych farb heat-setowych. Na rys. 4 i 5 pokazane sš przykłady zmian krzywych płynięcia cyjanowej i krzywych lepkoci czarnej farby oraz ich 10, 15 i 20% emulsji z demineralizowanš wodš. Przebieg krzywych płynięcia i lepkoci dla farb purpurowej i żółtej jest podobny jak cyjanowej i dlatego go nie zamieszczono.
Zmiany pozornej lepkoci po emulgowaniu wody dla D = 70 s-1 przedstawiono na rys. 6.
Przy farbach kolorowych po emulgowaniu wody w farbie dochodzi do spadku ich pozornej lepkoci. Przy farbie czarnej o rosnšcej zawartoci wody jej pozorna lepkoć podwyższa się. Obiektywne pomiary sš zgodne z subiektywnš ocenš zmian konsystencji farb. Emulgowanie wody w triadzie CMYK farb heat-setowych poza farbš purpurowš powoduje spadek Dkryt.. Jednoczenie, poza farbš czarnš, zwiększa się miara ich pseudoplastycznoci Đ indeks płynięcia n spada o wartoci większe niż wynosi błšd jego okrelenia, jednak najwyraniejsze zmiany występujš przy 10% zawartoci wody.
Względne i absolutne zmiany właciwoci reologicznych ocenianej triady farb heat-setowych po emulgowaniu różnej iloci wody nie sš równe. Względny najwyraniejszy spadek lepkoci pozornej po emulgowaniu wody wykazuje farba purpurowa. Przy purpurowej i żółtej największy wpływ ma pierwsze dodanie wody, za póniejsze zwiększanie zawartoci wody już tak bardzo nie obniża pozornej lepkoci. Różnice obserwowane pomiędzy farbami CMYK triady farb heat-setowych mogš być zależne od zawartoci i właciwoci pigmentów, a przede wszystkim od właciwoci spoiw. Według [10] zmiany Dkryt., a także jej pozornej lepkoci po emulgacji powinny być małe. Wykonane badania tego nie potwierdzajš.
Wpływ zawartoci IPA w roztworze zwilżajšcym na reologiczne właciwoci farb heat-setowych
IPA (alkohol izopropylowy) obecnie jest standardowym składnikiem roztworów zwilżajšcych do drukowania na maszynach heat-setowych. Nawet jeżeli dšży się do obniżenia jego zawartoci w roztworach zwilżajšcych czy wręcz wyeliminowania, pożyteczne jest zapoznanie się z jego oddziaływaniem na właciwoci reologiczne emulgowanych farb heat-setowych.
Pomiary przeprowadzono z emulsjami 10 i 20% o zawartoci 5, 10 i 15% obj. IPA w demineralizowanej wodzie. Zaobserwowano zmiany przebiegu krzywych płynięcia i lepkoci w zależnoci od zawartoci IPA oraz zmiany parametrów równania Ostwalda. Na rys. 7 i 8 znajdujš się wybrane przykłady zmian przebiegu krzywych lepkoci ze zmianš zawartoci IPA.
Praktycznie przy wszystkich badanych emulsjach farb, niezależnie od tego, czy była to 10, czy 20% zawartoć roztworu zwilżajšcego, dodatek IPA powodował spadek pozornych lepkoci (rys. 9 i 10). Względna miara spadku h70 (podobnie było także przy innych D) przy 10% emulsjach była zawsze niższa niż przy 20%. Przyczynš może być to, że na równomierne emulgowanie większej iloci wody znaczšcy wpływ ma obecnoć IPA i dlatego nawet oddziaływanie na zmiany lepkoci będzie większe.
Ogólnie największy względny spadek lepkoci pod wpływem IPA odnotowano przy farbach żółtej i czarnej. 5% zawartoć IPA powoduje względne największe zmiany pozornych lepkoci przy emulsjach farb cyjanowej i żółtej. Parametry równania Ostwalda Đ n i k przy 10 i 20% emulsjach nie korelujš z zawartociš IPA, a ich wartoci zmieniajš się w ramach błędu przygotowania emulsji.
Można powiedzieć, że zmiany pozornych lepkoci sš względnie wyraniejsze po dodaniu i podwyższaniu zawartoci IPA w emulsji niż przy dodaniu i zwiększaniu zawartoci wody w emulsji (poza farbš purpurowš). Odwrotnie pseudoplastycznoć, okrelana według zmian indeksu płynięcia n: przy zmianie zawartoci wody zmieniła się w sposób bardziej widoczny niż przy zmianie zawartoci IPA w emulsji.
W pracach [5,7] stwierdzono, że obniżanie napięcia fazy poredniej pomiędzy farbš a fazš wodnš zmniejsza wielkoć czšsteczek emulgowanej wody. Jednoczenie stwierdzono, że IPA wspiera powstawanie czšsteczek o małych rozmiarach. Przy niezmienionej fazie wodnej napięcie fazy poredniej spada ze wzrostem polarnoci spoiwa (żywicy alkidowej).
Wpływ rodzaju dodatku zwilżajšcego na właciwoci reologiczne farb heat-setowych
Obecnie obserwuje się trend do wykorzystywania dodatków umożliwiajšcych redukcję zawartoci IPA w roztworze zwilżajšcym, ewentualnie umożliwiajšcych całkowite wykluczenie IPA poprzez wykorzystanie materiałów zastępczych. Celem tej częci pracy było porównanie poszczególnych dodatków z punktu widzenia ich wpływu na właciwoci emulgowanej farby i jednoczenie porównanie ich z oddziaływaniem samej wody bšd wody z IPA. Do pomiaru wpływu dodatków wykorzystano farbę purpurowš. Przygotowane były 10% emulsje roztworów zwilżajšcych. Otrzymane wyniki przedstawione sš w tab. 2 i zilustrowane krzywymi lepkoci na rys. 11.
Z analizy wyników pomiaru wynika fakt, że rodzaj dodatku nie ma zasadniczego wpływu na przebieg krzywych płynięcia i lepkoci oraz na odczytane z nich wartoci, ewentualnie na parametry równania Ostwalda krzywej płynięcia. W ramach badanych dodatków ich oddziaływanie na pozorne lepkoci jest różne, za różnice dla większoci dodatków mieszczš się w ramach błędu przygotowania emulsji.
W odróżnieniu od roztworów zwilżajšcych z izopropanolem, wartoć powierzchniowego napięcia roztworów przygotowanych z dodatków nie ma wyranego wpływu na właciwoci lepkoci emulgowanej farby. Wyjanieniem może być fakt, że napięcia powierzchniowe przytoczone w tab. 2 sš statycznymi napięciami powierzchniowymi. Właciwsza byłaby korelacja dynamicznej wartoci napięć powierzchniowych z właciwociami emulsji. Przy roztworach z IPA różnica pomiędzy statycznym a dynamicznym napięciem powierzchniowym jest niewielka.
Podsumowanie
Konsystencja wykorzystanego zestawu farb heat-setowych, właciwoci ich krzywych płynięcia ewentualnie lepkoci wyranie zmieniajš się po intensywnym zmieszaniu w wyniku naruszenia struktury tiksotropowej. Zmiany dla poszczególnych farb triadowych CMYK nie sš takie same, za najwyraniejsze były przy farbach cyjanowej i czarnej.
Emulgowanie wody w kolorowych farbach drukarskich powoduje spadek ich pozornej lepkoci i podwyższa miarę ich pseudoplastycznoci. Wielkoć względnego spadku dla farb zestawu jest różna. Przy farbie czarnej dochodzi do wzrostu pozornej lepkoci.
Dodanie IPA do wody obniża pozornš lepkoć wszystkich farb triadowych heat-setowych, jednoczenie efekt ten jest wyraniejszy przy emulsjach 20% niż przy 10%. W wymiarze względnych spadków nie ma wyranych różnic, jednak największe były przy farbie żółtej. Z reguły największy wpływ miała domieszka 5% IPA.
Wpływ badanych dodatków na pozornš lepkoć emulsji farb heat-setowych z roztworem zwilżajšcym jest mniejszy niż wpływ IPA i w większoci jest na poziomie samej wody. Tylko w niewielu przypadkach doszło do zmiany pozornej lepkoci o wartoć większš niż wynosi błšd wynikajšcy z powtarzalnoci przygotowania emulsji. Statyczne napięcie powierzchniowe w przypadku dodatków nie jest wielkociš okrelajšcš zmiany pozornej lepkoci. Prawie wszystkie dodatki obniżajš miarę pseudoplastycznoci emulgowanej farby.
W realnym procesie drukowania zmiany lepkoci będš okrelane nie tylko przez właciwoci farby, ale także przez iloć wody obecnej na formie drukarskiej, udział powierzchni druku, temperaturę oraz aktualnš konsystencję farby w urzšdzeniu farbowym.
Niższe napięcie powierzchniowe roztworu zwilżajšcego ma raczej za zadanie zapewnienie większej zdolnoci przenoszenia przez urzšdzenie zwilżajšce i wytworzenie odpowiedniego filmu na miejscach (powierzchniach) niedrukujšcych formy.
Literatura
[1] A. Karttunen, U. Lindquist, J. Virtanen: Physico-chemical characterization of fountain solutions containing IPA and substituting additives. TAGA Proceedings (1990), s. 393-407.
[2] S.M. Chou: Viscosity measurements of viscoelastic inks at high shear rates. TAGA Proceedings (1992), s. 388-408.
[3] J. C˙ernyś: Rheological evaluation of heatset inks. Graphic Arts in Finland, Vol. 22, (1993), 3-8.
[4] A. Blayo, A. Gandini, J-F. Le Nest: Rheological properties of heatset inks. TAGA Proceedings (1996), s. 406-425.
[5] M. Wickman, K. Hallstensson, G. Strm: Interactions between printing ink binders, printing ink oil and fountain solutions. TAGA Proceedings (1995), s. 978-992.
[6] P. Aurenty, A. Schrder, A. Jallu, A. Gandini, A. Tessadro: Effects of additives on the physico-chemical interactions between ink, water and plate. TAGA Procee-dings (1995). s. 915-932.
[7] R. Bassemir, R. Krishann: Optimizing lithographic performance Đ A physical-chemical approach. TAGA Proceedings (1987), s. 560-573.
[8] R.W. Bassemir, R. Krishann: A study of lithographic performance Đ mechanical versus thermodynamic considerations. TAGA Proceedings (1989), s. 240-256.
[9] J. Pank, O. Gonov: Reologia offsetowych farb arkuszowych. Poligrafika: częć I (2/2001), s. 57-59; częć II (3/2001), s. 94-95; częć III (4/2001), s. 68-69.
[10] R. Krishnan: Predicting of lithographic ink performance beyond ink/fountain solution emulsion testing. American Ink Maker, 2, (1999), s. 41-45.
[11] T. Iwaki, K. Sato, T. Nimoda: Ink-water emulsified state in offset printing. TAGA Proceedings (1990), s. 253-267.
[12] M.J. Thompson, M.R. Macklay: Lithographic Emulsion Rheology at Low and High Shear Rates. TAGA Proceedings (2000), s. 634Đ648.
