Opracowanie nowego i zarazem posiadającego określone właściwości podłoża drukowego jest przedsięwzięciem żmudnym i długotrwałym.
W procesie technologicznym wytwarzania papieru odpowiedni dobór surowców tworzących swoistą konstrukcję nośną, dodatków masowych oraz środków pomocniczych umożliwia otrzymanie wytworu o określonych cechach. Pojawiające się szczególne wymagania stawiane papierom drukowym wymuszają poszukiwanie nowych rozwiązań. Jednym z nich są papiery syntetyczne, których konstrukcję nośną tworzy mieszanina włókien celulozowych i syntetycznych. Jak wiadomo, takie „papiery” mają inną charakterystykę i poziom parametrów technicznych niż podłoża tradycyjne wytwarzane z mas celulozowych czy też wykonane w 100% z mas syntetycznych.
Papiery syntetyczne wykonane całkowicie z włókien sztucznych pojawiły się na rynku w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Najpopularniejszym jest obecnie Tyvek (DuPont) wykonany z polietylenu bez wypełniaczy i środków wiążących. Na rynku znajdują się ponadto Neobond (Shil), Polyart (Arjobex) i Synteape (Arjo Wiggins). Papiery te znajdują coraz szersze zastosowanie, skutecznie konkurując z tradycyjnymi wytworami papierniczymi. Znajdują także – w pewnym zakresie – zastosowanie w produkcji druków wartościowych.
Papiery z udziałem włókien syntetycznych, aby mogły znaleźć zastosowanie w produkcji druków wartościowych, powinny charakteryzować się znacznie wyższym poziomem parametrów wytrzymałościowych niż papiery celulozowe oraz jak najlepszymi właściwościami drukowymi. W wyniku analiz poprzedzonych eksperymentami laboratoryjnymi w Polskiej Wytwórni Papierów Wartościowych SA opracowano podstawowe wytyczne do procesu technologicznego produkcji papieru, począwszy od przygotowania masy, poprzez produkcję na maszynie papierniczej, aż do jego przetwarzania. Na tym etapie opracowania wykonano dwa rodzaje papierów różniących się składem masy papierniczej (masa celulozowa – włókna syntetyczne) oraz rodzajem mieszanek powlekających.
Wdrożenie opracowanej przez PWPW SA technologii poprzedziły różnorodne i szczegółowe badania. W pierwszej fazie badań określono wybrane właściwości technologiczne zwracając szczególną uwagę na zagadnienia spoistości powierzchni, czyli odporności powierzchni na zrywanie, gładkości drukowej i zapotrzebowania farby przez papier. Szczegółowy opis badań papieru zamieszczono w pracach [1, 2].
Odporność powierzchni na zrywanie oznaczano na zasadzie określenia prędkości drukowania, przy której zaczynają być widoczne pierwsze ślady zrywania powierzchni przez olej testowy o średniej lepkości, zgodnie z zaleceniami zawartymi w normie [3]. Zadruk badanego papieru prowadzono na aparacie IGT AIC2, a wynik pomiaru odczytywano z diagramu prędkości drukowania jako odległość pierwszego śladu zerwania od początkowej linii nadruku. Ślad zrywania oceniono pod znormalizowanym, zgodnym z normą ISO 3783 oświetleniem, używając lampy IGT PSV1.
Podczas oceny wizualnej próbek zadrukowanych na aparacie IGT obserwowano, że zrywanie powierzchni miało różny charakter. Dla niektórych papierów zrywanie powierzchni na stronie sitowej charakteryzowało wyrywanie skupisk włókien, natomiast dla innych wyrwaniom na stronie filcowej ulegały cienkie, pojedyncze włókna.
Jak już wcześniej wspomniano, papiery z udziałem włókien syntetycznych różnią się nieco właściwościami od tradycyjnych papierów drukowych, np. offsetowych. Mimo tych różnic zdecydowano się ocenić ich przydatność do drukowania w oparciu o kryteria opisane w [4], obowiązujące dla papierów przeznaczonych do drukowania arkuszowego techniką offsetową, nie ma bowiem kryteriów, według których można klasyfikować przydatność do drukowania podłoży drukowych typu papiery z udziałem włókien syntetycznych.
Oznaczenie gładkości drukowej polegało na wykonaniu (na aparacie IGT) serii nadruków o wzrastającej (określanej wagowo) ilości nanoszonej farby i wyborze nadruku, na którym otrzymywano jednolite pokrycie powierzchni minimalną ilością farby. Badanie prowadzono zgodnie z obowiązującą normą [5], stosując czarną farbę offsetową Saphira Fast Set Bio firmy Heidelberg utrwalaną na powierzchni papieru przez wsiąkanie i utlenianie.
Oznaczenie zapotrzebowania farby przez papier polegało na wyznaczeniu ilości farby niezbędnej do uzyskania założonego zaczernienia nadruku określonego gęstością optyczną, zgodnie z obowiązującą normą [5]. Na podstawie wyników badań dotyczących gładkości drukowej stwierdzono, że wszystkie uzyskane wartości zawierają się w zakresie określonym w normie. Analiza wyników zapotrzebowania farby przez papier pozwoliła stwierdzić, że zakres wartości wyznaczony przez normę został przekroczony w kilku przypadkach. Dla większości zostały spełnione wymagania określone normą.
W kolejnym etapie, w którym prowadzone są badania przydatności do drukowania, istotna jest współpraca producenta papieru – w tym wypadku PWPW SA – z działami poligraficznymi. Znalezienie możliwości sprawdzenia jakości podłoża papierowego w warunkach przemysłowych ma niezwykle istotne znaczenie. Papiery zadrukowano w technice offsetowej farbami utrwalanymi przez wsiąkanie i utlenianie, wykorzystując formę drukową zawierającą odpowiednie pola testowe takie jak: pola apli, pola do kontroli przyjmowania farby przez farbę, pola do kontroli kontrastu względnego, skale rastrowe, mikropunkty pozytywowe i negatywowe, mikrolinie negatywowe i pozytywowe oraz mikrotekst. Pełną charakterystykę testu zamieszczono w artykułach [1, 6, 7].
Podczas drukowania na maszynie Practica w pierwszej kolejności zwrócono uwagę na zjawisko adhezji farby do podłoża. Oceny dokonano na polach testowych o pełnym pokryciu jednofarbowym [1, 6]. Na tym etapie dwa warianty podłoża drukowego, które wykazały podczas drukowania brak gładkości krycia polegający na nieprzyjmowaniu farby przez niektóre miejsca na powierzchni, zostały zdyskwalifikowane i odsunięte od dalszych badań. W oparciu o wizualną ocenę zadrukowanej powierzchni stwierdzono, że miejscami niepokrytymi przez farbę były skupiska włókien syntetycznych graniczące z powierzchnią arkusza. Emulsja, jaką tworzyła farba z roztworem nawilżającym, wykazywała znikomą adhezję do tych miejsc.
Kolejnym warunkiem, który powinien być spełniony przez badane podłoża podczas barwnego drukowania, jest stabilność wymiarowa. Umożliwia ona spasowanie kolejno nadrukowywanych barw w drukowaniu techniką offsetową. Ocenę stabilności wymiarowej realizowano w granicach powierzchni formatu A4. Do tego celu wykorzystywano znaki kontrolne (punktury) służące do kontroli pasowania zarówno przy wykonywaniu montaży, jak i w czasie drukowania [8]. Były one umiejscowione wzdłuż dłuższych boków arkusza i oddalone od siebie o około 57 mm. Uzyskane
wyniki wskazują na zróżnicowaną stabilność
wymiarową; większość papierów można określić jako stabilne, niektóre wykazały nieznaczny brak stabilności. Przejawiało się to brakiem pasowania punktur w granicach od połowy szerokości linii pasera do wielkości przekraczających dwie szerokości linii pasera, przy czym szerokość linii pasera wynosiła 0,25 pt.
Następnie analizie poddano pola testowe zawierające elementy służące do oceny jakości otrzymanych odbitek. I tak wykonano pomiary: wartości gęstości optycznej, przyrostu punktu rastrowego, przyjmowania farby przez farbę i kontrastu względnego. Ponadto zbadano dokładność zreprodukowania elementów kreskowych formy pod względem wyrazistości i kontrastowości, kolejno poddano też analizie mikropunkty pozytywowe i negatywowe, mikrolinie pozytywowe i negatywowe oraz mikrotekst. Szczegółowy ich opis zamieszczono w artykułach [1, 6].
Zrealizowana praca pozwoliła określić względną przydatność badanych podłoży do druku offsetowego. Z powodu braku kryteriów klasyfikujących przydatność do zadrukowania podłoży tego typu w technice drukowania offsetowego uzyskane wyniki analizowano w odniesieniu do już istniejących kryteriów, stawianych tradycyjnym papierom przeznaczonym do drukowania offsetowego. Na tej podstawie stwierdzono, że badane podłoża charakteryzowała odporność powierzchni na zrywanie umożliwiająca ich zadruk nawet z prędkością 14 tys. arkuszy/godzinę, co według oceny przydatności papieru do drukowania techniką offsetową kwalifikuje ich odporność jako więcej niż „bardzo dobrą”.
Wartość gładkości drukowej badanych papierów mieściła się w granicach podanych przez normę [5]. Papiery wykazywały prawidłową chłonność farby, analogiczną jak tradycyjne papiery offsetowe. Uzyskane wartości zapotrzebowania farby przez papier mieściły się w zakresie wyznaczonym przez normę, przekraczając go tylko nieznacznie w wypadku czterech wymienionych wcześniej papierów.
Znaczną liczbę – 12 odmian – badanych dwóch rodzajów papieru wyprodukowano w PWPW SA w celu znalezienia takiej jego odmiany, która odznaczałaby się optymalnymi właściwościami, umożliwiającymi zastosowanie go do z góry wyznaczonego celu w kontekście przydatności do drukowania z otrzymaniem odbitki dobrej jakości. Tak też się stało: wyprodukowany papier do druku dowodów rejestracyjnych został z powodzeniem zadrukowany trzema technikami drukowania (offset, wklęsłodruk i typografia), a następnie personalizowany na drukarkach laserowych i poddany foliowaniu ciśnieniowo-temperaturowemu.
Opracowane w PWPW SA podłoże syntetyczne skutecznie konkuruje z produktami znanych światowych firm.
mgr inż. Andrzej Ambroziewicz, zastępca dyrektora Papierni PWPW SA
dr hab. inż. Halina Podsiadło, prof. PW, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Poligrafii Politechniki Warszawskiej
mgr inż. Krzysztof Mastalerz, Agencja Reklamowo-Wydawnicza Arkadiusz Grzegorczyk
Zdjęcia: Sławomir Kamiński
Literatura
[1] K. Mastalerz, H. Podsiadło, A. Ambroziewicz: Influence of the fibre composition of paper containing synthetic fibres on painting properties, „Paper Technology”, Volume 46 number 3, April, 2005.
[2] K. Mastalerz, H. Podsiadło, A. Ambroziewicz: Badanie wybranych właściwości technologicznych papierów z włókien syntetycznych, „Przegląd Papierniczy”, sierpień, 2004.
[3] PN-P-50405 grudzień 1995, Papiery drukowe, Właściwości i metody badań, załącznik C.
[4] S. Jakucewicz: Papier w poligrafii, Inicjał, Warszawa 1999.
[5] PN-83/P-55073, Właściwości użytkowe podłoża drukowego, Oznaczanie gładkości drukowej papieru.
[6] K. Mastalerz, H. Podsiadło, A. Ambroziewicz: Badanie podłoży drukowych z różnym udziałem włókien syntetycznych, „Przegląd Papierniczy”, październik, 2004.
[7] H. Czichon, J. Dąbrowski: Testy do kontroli procesu druku offsetowego, Część 1, „Poligrafika”, 3, 60 – 62 (1987).
[8] H. Czichon, M. Czichon: Skrypt pt. „Technologia form offsetowych”, Część 1, IPPW, Warszawa 2001.
