Ochrona rodowiska naturalnego jest moralnym obowišzkiem każdego człowieka. Dlatego też zagadnienia zwišzane z ekologiš stały się jednym z naczelnych wyzwań dla naukowców z każdego sektora przemysłu, w tym także dla przemysłu poligraficznego. Od prawie 20 lat trwajš prace nad nowymi metodami produkcji, doborem odpowiednich surowców i doskonaleniem stosowanych technologii, tak aby procesy wytwarzania druków w jak najmniejszym stopniu były obcišżajšce dla rodowiska naturalnego i zdrowia pracowników drukarń.
Jak ograniczyć lub całkowicie wyeliminować stosowanie alkoholu izopropylowego w procesie drukowania offsetowego
Proces drukowania polega na współdziałaniu wielu elementów, poczšwszy od farby, rodków zwilżajšcych, obcišgów gumowych, płyt, a kończšc na rodkach zmywajšcych i konserwujšcych. Wszystkie te czynniki muszš mieć idealnie dobrane parametry technologiczne, aby proces drukowania przebiegał prawidłowo.
W fabrykach należšcych do Huber-Group zagadnienia ekologii stanowiš jeden z najważniejszych aspektów produkcji, dlatego jako producent m.in. farb i dodatków do rodka zwilżajšcego firma oferuje produkty dostosowane do wszystkich norm ochrony rodowiska i najnowszych trendów rozwojowych w tej dziedzinie.
Kiedy przed wielu laty zaczęło się coraz głoniej mówić o szkodliwoci alkoholu izopropylowego dla rodowiska naturalnego, nikt nie wyobrażał sobie doskonałego procesu drukowania offsetowego bez jego włanie udziału. Technika offsetowa zdobywała przebojem serca drukarzy, a stosowanie zwilżania alkoholowego zdawało się być lekarstwem na wszystkie problemy...
Czy alkohol w drukowaniu jest niezbędny?
W poczštkowej fazie rozwoju technologii drukowania offsetowego stosowano wyłšcznie zespoły wodne, gdzie wałki nadajšce, obcišgnięte specjalnš tkaninš, przenosiły rodek zwilżajšcy na formę drukowš. Sama nazwa: ăkonwencjonalnyÓ zespół wodny wiadczy o jego niezmiernej popularnoci aż do dnia dzisiejszego. Wynikałoby z tego, że sam proces drukowania nie wymaga dodawania izopropanolu do mieszanki zwilżajšcej. Jednak postępujšcy rozwój w dziedzinie doskonalenia maszyn, w tym również zespołów zwilżajšcych, gdzie głównym trendem stało się wyeliminowanie nacišgów na wałkach wodnych wykazał, że niezbędne jest zastosowanie dodatkowej substancji ułatwiajšcej powlekanie. Najlepsze efekty stabilizujšce proces drukowania i zapewniajšce odpowiedniš podaż rodka zwilżajšcego uzyskano dodajšc włanie alkohol izopropylowy.
Wprowadzenie do drukowania alkoholu nie odbyło się z dnia na dzień, ale wymagało odpowiedniego dostosowania wszystkich innych stosowanych materiałów, w tym również farb, obcišgów gumowych, podłoży drukowych, dodatków do roztworu zwilżajšcego.
W rezultacie nastšpiła identyfikacja zwilżania alkoholowego z optymalnymi warunkami drukowania.
Działanie izopropanolu
Niezaprzeczalne atuty stosowania alkoholu izopropylowego to:
Ľ zwiększenie lepkoci roztworu zwilżajšcego, co zapewnia lepsze przenoszenie roztworu przez układ i wałki zespołu wodnego;
Ľ obniżenie napięcia powierzchniowego roztworu powodujšce bardzo dobre pokrycie miejsc niedrukujšcych płyty nawet przy wysokich prędkociach drukowania i tworzenie cienkiej, ale równomiernej i stabilnej warstewki roztworu;
Ľ stałe parowanie na wałkach i płycie drukowej przyczyniajšce się do chłodzenia krytycznych elementów maszyny, co z kolei ustala jednolite właciwoci reologiczne roztworu i zapewnia stabilne drukowanie;
Ľ zmiana procesu emulgowania farb poprzez ograniczony pobór rodka i szybkie ustalanie się równowagi farba/woda, która pozwala zredukować iloć makulatury;
Ľ działanie czyszczšce w stosunku do obcišgów gumowych Đ zbieranie pyłu papierowego i drobinek farby;
Ľ działanie konserwujšce i czyszczšce cały układ zwilżajšcy, w tym również zapobieganie rozmnażaniu się drobnoustrojów i alg;
Ľ zapewnianie większej stabilnoci wymiarowej podłoża poprzez ograniczenie iloci przenoszonego rodka zwilżajšcego.
Jak długo jednak stosuje się alkohol izopropylowy do roztworu zwilżajšcego, tak długo również trwajš prace badawcze nad zastšpieniem go innš substancjš, ponieważ obok wielu zalet dla procesu drukowania stosowanie go powoduje szereg zagrożeń, szczególnie w zakresie aspektów ekologicznych.
Powody ograniczania lub eliminowania izopropanolu
Alkohol izopropylowy jest lotnym rozpuszczalnikiem, który w czasie procesu drukowania w większoci paruje, nasycajšc powietrze oparami, które sš wdychane bezporednio przez osoby obsługujšce maszynę. Mogš one powodować bóle głowy, zaburzenia układu kršżenia, wywoływać podrażnienia oczu i dróg oddechowych, wpływać negatywnie na różne organy.
Jednak ważniejszym problemem jest niszczšcy wpływ na niższš warstwę atmosfery Đ troposferę i to włanie oddziaływanie stało się głównym powodem zaostrzenia norm i przepisów ograniczajšcych stosowanie alkoholu izopropylowego, a co za tym idzie Đ emisji jego oparów do atmosfery.
W USA wprowadzono w niektórych stanach absolutny zakaz stosowania izopropanolu, w Szwajcarii pobierany jest specjalny podatek od użytkowników, w Niemczech zaostrzono normy dopuszczalnej emisji, a w Wielkiej Brytanii okrelono maksymalne możliwe stężenie alkoholu w rodku zwilżajšcym. Każdy kraj inaczej ogranicza emisję szkodliwych oparów do atmosfery, wprowadzajšc albo restrykcje wobec stosujšcych go użytkowników, albo też formy nagradzania drukarń, które wytwarzajš druki bez stosowania izopropanolu. W Holandii istnieje na przykład możliwoć odpisów podatkowych dla drukarń, które wyeliminowały alkohol, a w Szwecji w takich drukarniach lokowane sš zamówienia rzšdowe.
Działanie dodatków do rodka zwilżajšcego
W fabrykach należšcych do Huber-Group produkuje się nie tylko farby, ale także dodatki do rodka zwilżajšcego. Centralne zaplecze laboratoryjne znajduje się w Hostmann-Steinberg w Celle, a miejscem wyspecjalizowanej produkcji jest firma Info Lab w Irlandii.
Skład chemiczny i fizyczny rodka zwilżajšcego odgrywa w drukowaniu offsetowym olbrzymiš rolę, zapewniajšc dokładny rozdział między obszarami drukujšcymi i niedrukujšcymi na płycie.
Jakoć druku zależy m.in. od następujšcych parametrów:
Ľ napięcia powierzchniowego rodka zwilżajšcego,
Ľ napięcia powierzchniowego farby drukowej,
Ľ granicznego napięcia powierzchniowego między rodkiem zwilżajšcym a farbš,
Ľ napięcia powlekania między farbš i elementami drukujšcymi na płycie,
Ľ napięcia powlekania między rodkiem zwilżajšcym a miejscami niedrukujšcymi płyty,
Ľ napięcia powlekania pomiędzy farbš i miejscem z obszarami niedrukujšcymi,
Ľ napięcia między rodkiem zwilżajšcym i obszarami drukujšcymi płyty.
Jakoć rodka zwilżajšcego musi być dobrana do maszyny drukujšcej, typu zespołu zwilżajšcego, płyty drukowej, podłoża i oczywicie do farby. Dlatego też dodatki te zawierajš nierzadko nawet kilkanacie składników recepturowych, majšcych spełniać różnorodne funkcje, tak aby proces drukowania mógł przebiegać bez zakłóceń.
Oddziaływanie na wodę:
Ľ regulacja i stabilizacja wartoci pH Đ dla technologii offsetowej najkorzystniejszy zakres kwasowoci to 4,8-5,3; przy czym wartoć ta może ulegać zmianie w zależnoci od stosowania niektórych specyficznych podłoży;
Ľ dobra wydajnoć zwišzków buforowych Đ raz ustalona wartoć pH powinna utrzymywać się na stałym poziomie, niezależnie od czynników zewnętrznych. Dlatego ważna jest zawartoć w roztworze dostatecznej iloci zwišzków buforujšcych;
Ľ skuteczne działanie antybakteryjne zapobiegajšce mnożeniu się drobnoustrojów, drożdży, grzybów i alg;
Ľ docelowa regulacja napięcia powierzchniowego zapewniajšca dostateczne zwilżenie płyty jak najmniejszš ilociš rodka;
Ľ częciowe wišzanie substancji utwardzajšcych wodę.
Oddziaływanie na płyty drukowe:
Ľ dobre powlekanie obszarów hydrofilnych i ochrona warstwy płyty przed jej chemicznym uszkodzeniem;
Ľ szybkie doprowadzanie do drukownoci płyty, także po postojach maszyny;
Ľ przydatnoć do wszystkich typów płyt;
Ľ skuteczna ochrona antykorozyjna przez stosowanie inhibitorów korozji;
Ľ stabilizacja higroskopowej warstwy ochronnej płyty.
Oddziaływanie na farby drukarskie:
Ľ właciwoć tworzenia stabilnej emulsji farba/woda;
Ľ szybkie osišganie równowagi farbowo-wodnej;
Ľ wyeliminowanie negatywnego wpływu na proces schnięcia różnego rodzaju farb.
Oddziaływanie na maszynę drukujšcš:
Ľ stosowanie w maszynach o różnej konstrukcji zespołów wodnych;
Ľ zapobieganie ăłysieniuÓ wałków farbowych;
Ľ ochrona antykorozyjna powłok metalowych częci konstrukcyjnych maszyny.
W zwišzku z ochronš antykorozyjnš płyt drukowych i częci samej maszyny drukujšcej ustalono we współpracy z producentami maszyn oraz instytutem FOGRA następujšce wartoci graniczne dopuszczalne w rodkach zwilżajšcych:
Wartoć pH: 4,8-9,2
Przewodnoć elektryczna: maks. 1500 ľS/cm
Zawartoć korozyjnych jonów: chlorki maks. 25 mg/l
siarczany maks. 50 mg/l
azotany maks. 20 mg/l
Zastšpienie właciwoci alkoholu izopropylowego
W aspekcie zaleceń zwišzanych z ochronš rodowiska wymieniona wyżej charakterystyka funkcji idealnego rodka zwilżajšcego powinna być uzupełniona o jeszcze jedno dodatkowe kryterium Đ umożliwienie znacznej redukcji lub całkowitej eliminacji izopropanolu z procesu drukowania, przy zachowaniu wszystkich zalet, jakie powoduje jego stosowanie.
W tym celu istniejšce dodatki do rodka zwilżajšcego modyfikowane sš poprzez dodawanie substancji zawierajšcych grupy hydroksylowe, w kombinacji ze specjalnymi rodkami powlekajšcymi, tak aby mogły zastšpić działanie alkoholu w zakresie dynamicznego i statycznego regulowania napięcia powierzchniowego, lepkoci rodka i właciwoci jego przenoszenia. Ważnym kryterium jest także wymóg, aby dodatkowe substancje nie parowały w czasie drukowania, nie były trujšce lub zagrażajšce zdrowiu człowieka.
Dodatki do wody zastępujšce działanie alkoholu izopropylowego
Produkowane przez Huber-Group tego typu dodatki dzielš się zasadniczo na dwie grupy, tzn. dodatki przeznaczone do drukowania technikš offsetu arkuszowego i dodatki do druku zwojowego na goršco Đ heatset. Obie techniki drukowania różniš się zasadniczo prędkociami maszyn drukujšcych, rodzajami stosowanych płyt, gatunkami zadrukowywanych podłoży i recepturš stosowanych farb, a także mechanizmem utrwalania się farb na podłożu.
Najważniejszš różnicš w składzie chemicznym rodków dla obu technik drukowania jest inny dobór specyficznych rodków powierzchniowo czynnych, odpowiedniej kombinacji substancji regulujšcych napięcie powierzchniowe i komponentów odpowiedzialnych za sterowanie zdolnociš do emulgowania.
Dodatki te sprawdzone sš w praktyce i stosowane od wielu lat w drukarniach na całym wiecie. Proces ich doskonalenia w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych trwał bardzo długo, wielokrotnie były one modyfikowane, dostosowywane indywidualnie do poszczególnych aspektów procesu produkcyjnego i stosowanych materiałów, tak aby zapewnić charakterystykę druku zbliżonš do tej z udziałem roztworów z dodatkiem alkoholu izopropylowego.
Oba dodatki do roztworu produkowane sš w wersjach dla różnej jakoci wody, tzn. dla wody o zawartoci wodorowęglanów do 250 mg/l i powyżej 250 mg/l, a w przypadku dodatku do druku heatsetowego także w wersji dla wody uzdatnionej w procesie odwrotnej osmozy.
Techniczne uwarunkowania drukowania bez alkoholu
Właciwie dobrane dodatki do roztworu zwilżajšcego sš niezbędnym elementem zapewniajšcym możliwoć drukowania ze znacznie obniżonym udziałem alkoholu lub całkowitš jego eliminację. Należy jednak zwrócić dodatkowo uwagę na mogšce pojawić się problemy podczas procesu drukowania i zadbać o odpowiednie warunki techniczne samej maszyny.
Najważniejsze z nich to:
Ľ stabilne chłodzenie rodka zwilżajšcego w zakresie 8-10 lub 10-120ĄC;
Ľ chłodzenie zespołu farbowego i rozcieraczy w celu zapewnienia stabilnoci konsystencji farby drukowej, jej cišgliwoci i zdolnoci przyjmowania rodka zwilżajšcego. Zalecane wartoci w granicach 280ĄC;
Ľ hydrofilnoć materiałów, z których wykonane sš wałki wodne, gwarantujšca równomierne i minimalne przenoszenie rodka zwilżajšcego i nieprzyjmowanie farby, a także nieprzenoszenie jej drobinek do zespołu wodnego. Zdecydowanie najlepsze zachowanie wykazujš wałki ceramiczne, bowiem przenoszš cieńszš i bardziej równomiernš warstwę roztworu niż wałki chromowe;
Ľ odpowiednia konfiguracja maszyny i zespołu wodnego. Praktyczne dowiadczenia dowodzš, że drukowanie bez alkoholu może przysparzać więcej problemów na maszynach ze zintegrowanymi zespołami wodnymi i w tym przypadku właciwszym rozwišzaniem jest ograniczenie izopropanolu, a nie jego całkowita redukcja.
Bardzo ważne dla całego procesu drukowania jest zapewnienie stabilnej jakoci wody wodocišgowej stosowanej do przygotowania roztworu zwilżajšcego, co może stanowić problem w przypadku poboru wody np. z własnych ródeł. Najwłaciwszš metodš zapewnienia takiej stabilnoci jest uzdatnianie wody metodš odwrotnej osmozy.
Należy również uwzględnić zmienione przenoszenie roztworu zwilżajšcego. Zalecane jest zwiększenie obrotów duktora Đ nie oznacza to jednak zwiększenia iloci rodka na płycie drukowej, bowiem wałki wodne na skutek zmienionych warunków przenoszenia muszš obracać się szybciej w celu dostarczenia takiej samej iloci rodka zwilżajšcego.
Problemem, na który trzeba zwrócić również uwagę, jest zwiększona skłonnoć do emulgowania farby, a farby, które normalnie wykazujš prawidłowe zachowanie przy nawilżaniu alkoholowym, mogš wykazywać zróżnicowane zachowanie. Powstaje w takim przypadku niebezpieczeństwo tonowania, wahań gęstoci optycznej lub gromadzenia się farby w zespole zwilżajšcym. Rozwišzaniem może być zastosowanie stabilniejszej farby. Ważne jest również, aby drukować na granicy tonowania i nie dostarczać więcej rodka zwilżajšcego niż jest to niezbędnie konieczne. W krytycznych przypadkach dodatek 3-5% alkoholu może okazać się niezbędny. Problematyczne może być drukowanie farbami metalicznymi, ze względu na specyfikę stosowanych pigmentów.
Zmieniona dynamika przepływu rodka zwilżajšcego może powodować powstawanie zjawiska tworzenia się delikatnych pasów biegnšcych w kierunku druku, szczególnie na szybkobieżnych maszynach drukujšcych. Spowodowane jest to nierównomiernym rozdziałem rodka zwilżajšcego na wałkach Đ w celu uzyskania poprawy należy silniej przystawić wałki wodne.
Ważnym parametrem jest również dokładne justowanie maszyny, szczególnie wałków nawilżajšcych, a także dokładne dozowanie rodka do roztworu zwilżajšcego. Zwłaszcza przy starszych instalacjach dozujšcych mogš się pojawić problemy z dokładnym podawaniem rodka, głównie w zakresie od 0 do 5%.
Problem redukcji lub całkowitej eliminacji alkoholu izopropylowego będzie z pewnociš zyskiwał na znaczeniu, ze względu na wzrost wiadomych działań majšcych na celu ochronę naturalnego rodowiska. Wiadomo, że nasz kraj musi wkrótce przystosować się do norm i wytycznych Unii Europejskiej, a przemysł poligraficzny tym samym zostanie włšczony w nurt takich działań. Drukarnie, które już dzi w Polsce drukujš bez dodatku izopropanolu, kierujš się bowiem raczej względami ekonomicznymi, a nie ekologicznymi.
Większoć drukarń w najbliższym czasie z pewnociš podejmie próby zmierzenia się z tym problemem. W celu uzyskania efektu druku bez alkoholu najlepiej jest korzystać z praktycznych dowiadczeń innych użytkowników. W większoci drukarń realizuje się tę przemianę w dwóch etapach: pierwszym krokiem jest obniżenie zawartoci alkoholu izopropylowego do 3-5%, a dopiero potem podejmuje się próby całkowitej eliminacji alkoholu z procesu drukowania.
Niezbędne warunki realizacji takiego zamierzenia to z pewnociš: konsekwencja działań, dokładna regulacja maszyny, uważna praca maszynistów i stosowanie odpowiednich produktów, a także cisła współpraca z dostawcami materiałów.
Mamy nadzieję, że będziemy mogli służyć Państwu naszš radš i dowiadczeniem również w tym zakresie, a celem tego spółdziałania stanie się ochrona wspólnego dobra całej ludzkoci Đ naszego rodowiska naturalnego.
Autorka jest dyrektorem warszawskiego oddziału firmy Michael Huber Polska
