Technologiš druku offsetowego wykonuje się obecnie nawet najbardziej wymagajšce jakociowo prace. Ostateczny rezultat zależy od wielu czynników, wzajemnie na siebie oddziałujšcych. O ile jednak współczesny rozwój technik poligraficznych umożliwia precyzyjnš kontrolę parametrów samego procesu drukowania, o tyle parametry stosowanych surowców mogš być ródłem jeszcze wielu niespodzianek.
Jednym z bardziej kłopotliwych problemów, jakie mogš się pojawić w druku offsetowym, głównie w zwišzku z parametrami materiałów, jest efekt tzw. mottlingu. W [1] proponowana jest polska nazwa ăcętkowanieÓ, może trochę nieprecyzyjna, jako że cechš charakterystycznš tej wady jest pojawianie się nieregularnych, plamistych przebarwień na obszarach o jednolitej z zamierzenia barwie.
Jest to wada o tyle ciekawa, że może być spowodowana różnymi przyczynami, co utrudnia diagnostykę i właciwe przeciwdziałanie.
Generalnie można wyróżnić dwa typy mottlingu: farbowy i wodny. Pierwszy jest zwišzany z nieprawidłowociami w procesie nanoszenia i utrwalania farby, drugi może się pojawić przy dużym podawaniu roztworu nawilżajšcego wskutek wypierania farby z powierzchni papieru przez naniesione tam w poprzednich zespołach drukujšcych kropelki wody. Mottling wodny jest zjawiskiem stosunkowo rzadko spotykanym, a także łatwym do zidentyfikowania Đ objawia się silniej na dalszych zespołach drukujšcych.
W przypadku mottlingu farbowego sprawa już nie jest tak oczywista. Podobnie jak poprzednio możemy wyróżnić dwa ogólne mechanizmy jego powstawania. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z zabieraniem częci farby już naniesionej przez kontakt z obcišgiem kolejnego zespołu drukujšcego. Ma to miejsce wówczas, gdy naniesiona warstwa farby nie zdšży wyschnšć i jej lepkoć jest na tyle niska, że przeważajš siły adhezji w kontakcie z obcišgiem i następuje ponowny podział warstwy farby przebiegajšcy wewnštrz farby już naniesionej. Powoduje to oczywicie spadek gęstoci optycznej w tych miejscach, zauważalny po wydrukowaniu odbitki. Tego typu mechanizm pojawia się wyłšcznie na maszynach wielokolorowych i jest bardziej zauważalny przy wyższych prędkociach drukowania. Przeciwdziałanie powstawaniu tego typu mottlingu jest również stosunkowo proste. Wystarczy zadbać, aby każda kolejna farba w nadrukowywanej sekwencji kolorów miała coraz niższš lepkoć poczštkowš. Ponieważ kolejnoć kolorów jest z reguły standardowa, warunek ten spełniany jest już przez producentów farb. Pewne problemy mogš się teoretycznie pojawić jedynie przy stosowaniu farb dorabianych o barwach specjalnych.
Pozostaje ostatnia z przyczyn powstawania mottlingu i zarazem najczęciej pojawiajšca się w praktyce: nierównomierne przyjmowanie farby przez podłoże; dotyczy to zarówno powlekanych, jak i niepowlekanych wytworów papierniczych. Drukarze pokazujšcy próbki wadliwych odbitek często wskazujš na złš jakoć papieru, a konkretnie na jego nierównomiernš powierzchnię, zwłaszcza gdy da się to zaobserwować. Tak postawiona diagnoza prowadzi do całkowicie fałszywych wniosków. Sugeruje, że przyczynš nierównomiernego nanoszenia farby jest nierówna gruboć papieru i co za tym idzie, nierównomierny kontakt powierzchni papieru z obcišgiem podczas drukowania.
Po co więc sš obcišgi? I dlaczego w takim razie widzimy wiele przykładów poprawnie wydrukowanych odbitek na papierach ozdobnych, wyróżniajšcych się chropowatš strukturš powierzchni? Co tu się nie zgadza. Aby nie zgadywać, zastanówmy się nad teoretycznymi uwarunkowaniami efektu mottlingu.
W strefie styku cylindra dociskowego i poredniego następuje kontakt papieru z farbš naniesionš na obcišg. W miarę obrotu cylindrów, wskutek narastania nacisku, w warunkach dynamicznych następuje kontakt obu powierzchni i rozpoczyna się proces penetracji farby w głšb papieru. Ponieważ zarówno papier, jak i obcišg sš materiałami charakteryzujšcymi się pewnš sprężystociš, pod wpływem narastajšcych naprężeń odkształcajš się, kompensujšc nierównomiernš gruboć papieru. Po to włanie między innymi stosuje się obcišg! Jednoczenie papier jest materiałem porowatym. W miarę wzrastania nacisku wchłania farbę, która zaczyna wypełniać pory papieru (rys. 1).
Wewnštrz strefy styku obserwujemy przepływ farby w porach papieru. Przepływ ten ogólnie nie jest stały, a pory sš tworami nieregularnymi. Jak bardzo sš one nieregularne, można się przekonać oglšdajšc próbkę arkusza celulozy pod mikroskopem, tak jak na rys. 2.
Aby uporać się z tym problemem, musimy przyjšć kilka uproszczeń. Analizujšc przepływ farby w cišgu pewnego elementarnego odcinka czasu dt, przyjmijmy założenia, że: prędkoć przepływu farby v, siła nacisku N, promień porów papieru r sš wielkociami stałymi, a przepływ odbywa się w regularnym kanale o przekroju kołowym. Farba jest cieczš nienewtonowskš, tak więc zależnoć naprężenia od szybkoci cinania można wyrazić wzorem: (...)
W tych warunkach można przyjšć następujšce wersje wzorów, odpowiednio na równanie ruchu cieczy, objętociowe natężenie przepływu i cinienie wywołane siłš nacisku cylindra dociskowego: (...)
Rozwišzujšc równanie ruchu, po odpowiednich przekształceniach otrzymamy wzór na głębokoć wnikania farby pod wpływem siły nacisku N (podstawy teoretyczne przystępnie wyjania [5]): (...)
Należy pamiętać, że przy wzrastajšcym nacisku pory papieru zamykajš się, a następnie otwierajš, gdy nacisk spada, dlatego w rzeczywistoci zarówno siła nacisku, jak i promień porów sš zależne od czasu. Co ciekawe, przy spadku nacisku i otwieraniu się porów powstaje podcinienie i przepływ trwa nadal. Papier zachowuje się więc jak gšbka. Nas jednak interesuje zmiana wsiškliwoci farby na powierzchni papieru w tych samych warunkach drukowania, przyjmujemy więc, że powyższe zmiany sš wszędzie takie same.
Teraz staje się oczywiste, że iloć farby wchłoniętej przez papier jest proporcjonalna do promienia porów. Jeżeli więc pory nie majš jednakowej rednicy, to elementy powierzchni będš pochłaniać różne iloci farby. Doprowadzi to bezporednio do powstania różnic w gęstoci optycznej odbitki, czyli mottlingu.
Wniosek ten zdaje się przeczyć dowiadczeniu wskazujšcemu, że papiery gładsze majš mniejszš skłonnoć do mottlingu. Jest to jednak tylko efekt uboczny; papiery gładsze, jeżeli sš silniej gładzone, majš bardziej sprasowane włókna celulozowe. Wówczas wszystkie pory sš mniejsze i ich nierównomiernoć daje na tyle niewielkie różnice chłonnoci, że mottling jest niewidoczny. (...)
Równomiernš warstwę farby da się uzyskać na gładkim i na nierównym papierze. Kiedy jednak chłonnoć jest nierównomierna, pojawiajš się różnice gęstoci optycznej.
Zastanówmy się teraz, czy w jakikolwiek sposób sytuację zmieni zastosowanie papieru lub kartonu powlekanego. Warstwa powleczenia z założenia zamyka pory na powierzchni tworzšc gładkš i mało wsiškliwš powłokę. Gruboć tej powłoki jest wielokrotnie większa od głębokoci penetracji farby, tak więc drukowanie odbywa się w rzeczywistoci wyłšcznie na powleczeniu. Generalnie więc na papierach powlekanych mottling nie powinien występować. Pozory jak zwykle mylš. Należy sobie uzmysłowić, że pasta powlekajšca stosowana podczas produkcji papieru jest mieszaninš pigmentów, lateksu oraz różnych dodatków, a zatem w pewnym sensie może być uznana za odpowiednik farby. Podczas nakładania pasta powlekajšca jest wchłaniana przez papier.
Zakładajšc teraz, że wchłanianie to następuje głównie wskutek cinienia kapilarnego, można wyprowadzić wzór na głębokoć wnikania: (...)
Mamy więc sytuację rzeczywicie analogicznš do wsiškania farby.
Wnioski sš bezlitosne. Dla papieru o nierównomiernych porach następuje nierównomierne wsiškanie ciekłych frakcji pasty powlekajšcej. W rezultacie podczas wysychania pasty pojawiajš się silniej lub słabiej zwišzane struktury. Nierównomiernoć chłonnoci papieru przeniesie się w pewnym stopniu na nierównomiernoć chłonnoci powleczenia. Tak powlekany papier będzie miał nadal skłonnoć do mottlingu.
Oczywicie duże znaczenie majš własnoci pasty powlekajšcej. W zależnoci od lepkoci e i napięcia powierzchniowego s oraz koncentracji pigmentu powleczenie pozostanie mniej lub bardziej zwarte i zawsze polepszy własnoci powierzchni, zmniejszajšc różnice chłonnoci. Jednak przy bardzo niejednorodnym podłożu znalezienie właciwej receptury powleczenia jest zadaniem bardzo trudnym.
Dla drukarza tajniki produkcji papieru nie sš istotne, używa bowiem gotowego wyrobu, w którym już nic się nie da zmienić. Cała powyższa teoria przyda się więc raz jeszcze, aby znaleć dorane sposoby zmniejszenia mottlingu wywołanego nierównomiernociš chłonnoci podłoża. Analizujšc wzór na głębokoć wnikania można powiedzieć, że pewnš poprawę uzyskamy stosujšc jeden z następujšcych sposobów:
Ľ Częciowe zablokowanie porów przez lekkie nawilżenie w pierwszym zespole drukujšcym, niezawierajšcym farby. Jest to możliwe, gdy mamy wolny zespół drukujšcy.
Ľ Zmniejszenie nacisku, jednak tylko do takiej wartoci, która umożliwia pełne przekazywanie farby.
Ľ Zwiększenie współczynnika konsystencji k farby przez zastosowanie odpowiednich dodatków. Jednak trudno przewidzieć ich wpływ na inne parametry procesu drukowania, a ze względu na opónienie reakcji istnieje duże ryzyko przedawkowania.
Ľ Zwiększenie prędkoci drukowania. Ponieważ jednak jednoczenie zwiększa się pęd, to wpływ prędkoci nie jest duży. W odróżnieniu od zmiany nacisku powoduje to zmniejszenie całkowitej iloci farby przekazywanej na papier, również tej, która nie wsiška i utrwala się na powierzchni.
Konieczne jest więc jednoczesne zwiększenie podawania farby.
Po przejciu przez zespół drukujšcy farba, zanim się utrwali, może nadal wsiškać pod wpływem cinienia kapilarnego. Po ustaleniu się równowagi i utrwaleniu farby efekt mottlingu będzie więc silniejszy niż na mokrej odbitce. To sugeruje możliwoć zmniejszenia tej wady przez zwiększenie intensywnoci suszenia. Oznacza to przecież zwiększanie współczynnika konsystencji przez suszenie, powinno więc przynajmniej zapobiec powiększaniu się mottlingu po wydrukowaniu odbitki.
Jak widać, jest wiele sposobów redukcji intensywnoci mottlingu, zarówno podczas produkcji papieru, jak i jego zadrukowywania. To daje rzeczywistš możliwoć wyboru pomiędzy kontynuowaniem drukowania nakładu a zmianš podłoża.
Bibliografia
1. L. Cichocki, T. Pawlicki, I. Ruczka: Poligraficzny słownik terminologiczny, Polska Izba Druku 1999.
2. E. Tuliszka: Mechanika płynów, PWN 1980.
3. E. Dutkiewicz: Fizykochemia powierzchni, WNT 1998.
4. S. Jakucewicz: Materiałoznawstwo poligraficzne. Podłoża drukowe, Wyd. PW 1990.
5. K. Wilczyński: Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych, WNT 2001.
Autor jest pracownikiem firmy Eurintrade
