1. Wprowadzenie
Obecnie do arkuszowego drukowania offsetowego sš stosowane papiery powlekane matowe produkowane tylko przy zastosowaniu technologii wielokrotnego powlekania.
Technologia wielokrotnego (dwu- i trzykrotnego) powlekania on line (bezporednio na maszynie papierniczej) na skalę przemysłowš została zastosowana w latach 80. XX wieku, przy czym dwukrotne powlekanie na poczštku dekady, a trzykrotne w 1989 roku.
Efektem zwielokrotniania procesu powlekania papieru jest znaczne podniesienie jego jakoci, wyrażajšce się w przypadku papierów matowych głębszym matem lub też matem o jedwabistym połysku. Wizualnie papiery te oceniane sš jako papiery o wysokiej białoci, dużej gładkoci oraz o głębokim i równomiernym macie.
Papiery dwukrotnie powlekane mogš być produkowane jako jedno- lub dwustronnie powlekane. Proces odbywa się w dwóch fazach. W pierwszej Đ powlekanie wstępne Đ papier podłożowy (bezdrzewny lub drzewny) pokrywany jest mieszankš powlekajšcš o gramaturze 5-10 g/m2, która wyrównuje jego nierównoci. Reszta powłoki nanoszona jest w procesie zasadniczym; nadaje ona gładkoć, białoć i zwiększa chłonnoć farby. Gramatura całej powłoki wynosi zwykle 20-25 g/m2 na jednš stronę papieru. Po powleczeniu papier jest satynowany na mat, przy czym mat uzyskuje się dzięki zastosowaniu specjalnego składu mieszanki powlekajšcej i specjalnego miękkiego kalandra (tzw. softkalandra). Mat występuje najczęciej w dwóch odmianach: głębokiej matowej, tzw. matt (ang.) oraz delikatnej z połyskiem jedwabistym, tzw. silk matt. Do powłok matowych stosowany jest w charakterze pigmentu węglan wapnia. Powłoki błyszczšce zawierajš głównie kaolin. Ostatnio stosowana jest metoda satynowania na tzw. semi matt, czyli półmat zwany także satin.
Papier dwukrotnie dwustronnie powlekany okrelany jest mianem MWC (Medium Weight Coated), co oznacza papier o redniej gramaturze powłoki. Wymieniony skrót jest dzi synonimem tego typu papierów.
Papiery trzykrotnie dwustronnie powlekane oznaczane sš skrótem HWC (Heavy Weight Coated), co oznacza papiery o wysokiej gramaturze powłoki, wynoszšcej najczęciej około 30 g/m2 na jednš stronę papieru. Powłoka wstępna ma gramaturę rzędu 3,5-5,0 g/m2, dwie następne powłoki majš zwykle takš samš gramaturę. Papier produkowany jest tylko w odmianie bezdrzewnej. Papier HWC matowy produkowany jest najczęciej w gramaturze 100-300 g/m2 o powierzchni matowej z połyskiem jedwabistym.
Papiery HWC produkowane sš w zasadzie tylko w arkuszach z przeznaczeniem do arkuszowego drukowania offsetowego. Papiery HWC przeznaczone sš do drukowania broszur reklamowych, ulotek, raportów rocznych (Annual Report), prospektów, okładek, czasopism, albumów z barwnymi ilustracjami itd., czyli wydawnictw, w których jakoć druku stawiana jest na pierwszym miejscu.
Papier dwukrotnie dwustronnie powlekany matowy (MWC) jest europejskim standardem i znajduje szerokie zastosowanie wykazujšce cišgły wzrost. Służy on Đ głównie ze względu na bardzo dobrš czytelnoć druków na nim wykonanych Đ do drukowania ksišżek, w tym głównie podręczników szkolnych (na ogół w niskich gramaturach), albumów, kalendarzy, prospektów reklamowych, katalogów itp.
Większoć papierów podłożowych stosowanych obecnie do produkcji papierów MWC i/lub HWC produkowana jest z celulozy bielonej metodš TCF lub ECF, tj. bez użycia zwišzków chloru (całkowicie bezchlorowe) lub bez procesu chlorowania.
W połowie lat 90. zastosowano nowe rozwišzanie technologiczne umożliwiajšce otrzymywanie tzw. papierów powlekanych wielokrotnie. Do tego celu sš wykorzystywane powlekarki i prasy klejarskie służšce do pigmentowania papieru umieszczone w cišgu maszyny papierniczej, tj. on line oraz powlekarki pracujšce poza maszynš papierniczš, tj. off line.
Pod pojęciem papieru wielokrotnie dwustronnie powlekanego należy rozumieć rodzinę papierów o całym zakresie gramaturowym, np. od 90 do 300 g/m2, w której papiery o niskiej gramaturze (np. 90 do 135 g/m2) sš powlekane dwukrotnie z każdej strony, za wyższe gramatury (np. 150 do 300 g/m2) sš poprzedzone pigmentowaniem przed powlekaniem. Nie jest to powłoka trzykrotna, gdyż powłoka pigmentowa ma gramaturę około 3 g/m2 i inny skład niż normalna powłoka. Jest to jakby dwuipółkrotne powleczenie. Papiery otrzymane tš metodš sš nazywane powlekanymi wielokrotnie. Dla niskich gramatur stosuje się zwykle pierwszš powłokę o gramaturze 12 -24 g/m2 i drugš o gramaturze 15-20 g/m2. W przypadku papierów o wysokich gramaturach: pigmentowanie 3 g/m2, pierwsza powłoka 10-12 g/m2 i druga 15-20 g/m2.
Papiery dwukrotnie powlekane (MWC) produkowane sš w wersji bezdrzewnej (celulozowej) i drzewnej, za papiery trzykrotnie (HWC) i wielokrotnie powlekane tylko w wersji bezdrzewnej.
Ostatnio uruchamiane nowoczesne, duże maszyny (o dużej wydajnoci) majš powlekarki ustawione zarówno on line, jak i off line. Na tego typu cišgach technologicznych produkowane sš w zależnoci od potrzeb papiery wielokrotnie lub trzykrotnie dwustronnie powlekane. Przykładem zastosowania tego typu technologii jest maszyna papiernicza PM 11 w Gratkorn (Austria) należšca do koncernu Sappi oraz maszyna papiernicza PM 7 w Oulu (Finlandia) należšca do koncernu Stora Enso. Powlekarki pracujšce off line sš szybsze od maszyn papierniczych. Cały proces produkcyjny odbywa się z prędkociš wynoszšcš niewiele ponad 100 km/h.
Włanie z tymi coraz częciej stosowanymi w Europie papierami matowymi trzykrotnie (HWC), dwukrotnie (MWC) i wielokrotnie powlekanymi miewamy pewne kłopoty podczas ich zadrukowywania. Te kłopoty to najczęciej mała odpornoć druku na cieranie, zbyt długi czas schnięcia farby i zwišzane z tym odcišganie farby. Papiery powlekane matowe (tj. o powierzchni okrelanej jako matt, silk matt, semi matt lub satin) majš obecnie w składzie powłok węglan wapnia, który nadaje powierzchni Đ w połšczeniu z lateksami akrylowymi stanowišcymi spoiwo Đ odczyn zasadowy lub silnie zasadowy. Do ich zadrukowywania stosowane sš specjalne farby przeznaczone do zadrukowywania papierów matowych lub powlekanych z zaznaczeniem, że nadajš się one do zadrukowywania papierów z połyskiem i matowych. Warstwa farby nałożonej na powierzchnię papierów matowych jest gruba, gdyż musi pokryć wszelkie nierównoci powierzchni. Praktycznie nie ma ona gdzie wsišknšć.
U nas w kraju problem drukowania na powlekanych papierach matowych badany jest ostatnio doć szczegółowo w Instytucie Poligrafii Politechniki Warszawskiej. Zainteresowanych bardziej szczegółowo tš tematykš łšcznie z tajnikami produkcji papierów powlekanych matowych odsyłamy do ăPrzeglšdu PapierniczegoÓ z ostatnich dwóch lat.
2. Problemy występujšce przy zadrukowywaniu papierów matowych
Druki wykonywane na papierach powlekanych matowych weszły już na stałe do asortymentu produktów poligraficznych. Do Polski przyszły one stosunkowo póno; majš zwolenników i przeciwników. Stały się już nawet u nas standardem przy drukowaniu podręczników szkolnych.
Na uzyskanie właciwego rezultatu w procesie drukowania offsetowego arkuszowego wpływa wiele czynników, które powinny z sobš współgrać. Końcowy efekt zależy od: zadrukowanego podłoża, równowagi farba-roztwór nawilżajšcy, formy offsetowej, obcišgu gumowego, docisku wałków i innych parametrów. W przypadku papierów matowych występuje wiele problemów, które mogš zakłócać prawidłowy przebieg procesu drukowania. Konieczne jest zastosowanie odpowiednich farb i dobranie roztworu nawilżajšcego o okrelonych właciwociach. Należy również brać pod uwagę fakt, że odbitki wykonane na papierach matowych majš niższš odpornoć na cieranie i karbonizację [1-4].
2.1. Absorpcja farby na podłożach matowych
Równomiernoć absorpcji farby i zwilżalnoć papieru majš ogromny wpływ na prawidłowe odwzorowanie rysunku w procesie drukowania. W papierach zaklejanych powierzchniowo absorpcja zależy przede wszystkim od rodzaju włókien papierniczych. W papierach powlekanych wpływ na równomiernoć absorpcji majš wielkoć ziaren pigmentów oraz rodzaj i iloć rodków wišżšcych, łšczšcych ziarna ze sobš i z powierzchniš papieru podłożowego.
Na szybkoć wsiškania farby ma wpływ kapilarnoć powłoki pigmentowej. Płytkowy kształt ziaren kaolinu powoduje, że utworzone między nimi cieżki kapilar sš dłuższe niż w powłokach z naturalnym węglanem wapnia o ziarnach sferycznych [5]. Istnieje więc możliwoć wsiškania zbyt wielkiej iloci spoiwa, co pozbawia czšstki pigmentu rodka wišżšcego, to za stwarza możliwoć starcia farby z zadrukowanej odbitki. Można temu zaradzić przez większy dodatek spoiwa do farby, ale może to z kolei doprowadzić do procentowego zmniejszenia iloci pigmentów w farbie, co zmniejsza intensywnoć barwy na odbitce [6].
2.2. Współdziałanie roztworu nawilżajšcego i papierów o powłoce matowej
Roztwór nawilżajšcy jest ważnym czynnikiem wpływajšcym na przebieg procesu drukowania offsetowego. Zwykle, aby odbywało się ono bez zakłóceń, wskazane jest utrzymanie wartoci pH w zakresie od 4,8 do 5,5. Jednak nieco inaczej jest w przypadku papierów powlekanych matowych, których powłoka jest wykonana ze stršconego węglanu wapnia lub niepowlekanych o odczynie zasadowym, zawierajšcych jako wypełniacz węglan wapnia i/lub węglan magnezu; następuje wówczas reakcja z kwanym roztworem nawilżajšcym. Powstałe w tej reakcji zwišzki przedostajš się do roztworu nawilżajšcego powodujšc [6-8]:
Ľ osłabienie warstwy powlekajšcej papieru;
Ľ wzrost pH roztworu nawilżajšcego, co może prowadzić do zmniejszenia właciwoci oleofilowych elementów drukujšcych, które przekazujš coraz mniej farby, a w końcu forma przestaje drukować. Zadrukowane odbitki mogš mieć mniejszš intensywnoć barwy, co jest wynikiem emulgowania farby z wodš. Powstaje również większa możliwoć zniszczenia elementów drukujšcych wszystkich warstw fotoutwardzalnych (z wyjštkiem fotopolimerowych) na formach drukowych, które nie były termicznie hartowane. Następuje też szybsze, korzystne schnięcie przez utlenianie;
Ľ zmniejszenie, do zupełnego zaniku, zdolnoci przenoszenia farby przez wałki farbowe. Wynika to z reakcji węglanu wapnia i węglanu magnezu z kwasem cytrynowym z roztworu nawilżajšcego z wytworzeniem trudno rozpuszczalnych cytrynianów wapnia i magnezu o właciwociach hydrofilowych. Rozpuszczalnoć cytrynianu wapnia w wodzie jest niewielka i wynosi tylko ok. 0,1%, zwišzki te więc osadzajš się na wałkach farbowych utrudniajšc przenoszenie oleofilowych farb drukowych. Dopiero rozpuszczenie tych soli wapniowych i magnezowych za pomocš specjalnych roztworów zmywajšcych umożliwia dalsze drukowanie;
Ľ zmniejszenie, aż do zupełnego zaniku, zdolnoci przenoszenia farby przez formę drukowš, co jest spowodowane hydrofilowymi solami wapniowymi i magnezowymi, które osadzajš się również na elementach drukujšcych formy drukowej.
Osadzanie trudno rozpuszczalnych soli wapniowych i magnezowych zwiększa się przy stosowaniu alkoholu izopropylowego w roztworze nawilżajšcym, który zmniejsza ich rozpuszczalnoć w wodzie. Również stosowanie bardzo twardej wody do przygotowania roztworu nawilżajšcego nasila to zjawisko.
W celu ograniczenia iloci problemów podczas drukowania na papierach powlekanych matowych należy stosować specjalne roztwory nawilżajšce, które:
Ľ utrzymujš pH w zakresie od 5,2 do 5,5, co zmniejsza szybkoć reakcji z węglanem wapnia i magnezu. Dalsze podnoszenie wartoci pH może powodować hydrofilizację elementów drukujšcych na formie drukowej, emulgowanie farby oraz większe niszczšce oddziaływanie na elementy drukujšce;
Ľ nie zawierajš kwasu cytrynowego do wytworzenia układów buforowych, ale inne kwasy, które w wyniku reakcji z węglanem wapnia i magnezu wytwarzajš sole o lepszej rozpuszczalnoci w wodzie (u nas w kraju większoć drukarzy w ogóle nie wie, że tego typu roztwory nawilżajšce sš produkowane);
Ľ posiadajš większš zdolnoć buforujšcš, a więc potrafiš znieć większš iloć substancji alkalizujšcych;
Ľ posiadajš dodatki zapobiegajšce odkładaniu się osadów na obcišgu gumowym;
Ľ można stosować ze zmniejszonš zawartociš alkoholu izopropylowego. cdn.
