Wpływ roztworu zwilżajšcego na właœciwoœci reologiczne farb offsetowych heat-setowychczęœć I

6 Dec 2016 14:42

W drukowaniu offsetowym duże znaczenie dla przebiegu procesu drukowania oraz jakoœci druków ma zwilżanie. Rezultatem wzajemnego oddziaływania farby drukarskiej i roztworu zwilżajšcego jest jego emulgowanie w farbie. Wynikiem emulgowania jest m.in. także zmiana właœciwoœci reologicznych farby, zmiana jej lepkoœci. Jednš z grup testów laboratoryjnych sš pomiary właœciwoœci reologicznych farby drukarskiej przed zemulgowaniem roztworu zwilżajšcego i po nim za pomocš technik równoważnej reowiskozymetrii oraz reometrii dynamicznej. W literaturze znajduje się wiele prac poœwięconych reowiskozymetrii farb offsetowych heat-setowych [1-4, 12]. Zmian właœciwoœci reologicznych farby z zemulgowanym roztworem zwilżajšcym nie okreœla jedynie iloœć zemulgowanego roztworu zwilżajšcego, ale także forma, w jakiej jest zemulgowany: wielkoœć czšstek oraz rozkład ich wielkoœci [5-7,11]. Miara zemulgowania wody i wielkoœć czšstek wody w farbie sš zależne Đ poza wielkoœciš siły mechanicznej powodujšcej emulgację Đ od lepkoœci farby oraz polarnoœci jej składników. Więcej prac poœwięcono badaniu wpływu międzyfazowego napięcia powierzchniowego na granicy farba/woda [6-8] na przebieg emulgacji. Pracę [9] poœwięciliœmy arkuszowym farbom offsetowym. Celem niniejszej pracy było badanie właœciwoœci reologicznych triadowych offsetowych farb heat-setowych i ich emulsji oraz badanie wpływu iloœci i składu emulgowanego roztworu zwilżajšcego na reologiczne właœciwoœci farby drukarskiej. Częœć eksperymentalna Do badań zastosowano triadę farb heat-setowych wraz z farbš czarnš (CMYK) 23H 1000 produkcji firmy Michael Huber Group (MŸnchen, Niemcy). Do przygotowania roztworów zwilżajšcych wykorzystano demineralizowanš wodę, izopropanol (o czystoœci 99,8%) oraz komercyjne dodatki do roztworów zwilżajšcych. Zastosowane dodatki nie były przeznaczone wyłšcznie do wykorzystania w akcydensowych offsetowych maszynach rotacyjnych; większoœć z nich była przeznaczona do maszyn arkuszowych, ponieważ takie były bardziej dostępne. Emulsje przygotowano mieszajšc w kadce farbę drukowš i roztwór zwilżajšcy za pomocš wysokoobrotowego mieszadła przez 30 s. Pomiar właœciwoœci reologicznych farb drukarskich przeprowadzano na sterowanym przez komputer rotacyjnym reowiskozymetrze Viscotester VT 501 firmy Haake Mess-Technik GmbH (Niemcy) z systemem pomiarowym płytka/stożek (P/K) o parametrach: promień stożka R = 10 mm, promień płytki r = 15 mm, kšt stożka 1,5Ą przy temperaturze 25ą0,2ĄC. Przed wykonaniem pomiaru próbkę termostatowano przez 5 min. Mierzono zmiany naprężenia œcinania t oraz zmiany pozornej dynamicznej lepkoœci h w zależnoœci od wzrastajšcej szybkoœci œcinania D przy stałym gradiencie przyrostu DD/Dt o 40 s-1 na minutę. Dolne ograniczenie zakresu pomiaru Dmin było okreœlone przez możliwoœci techniczne reowiskozymetru oraz zastosowany system pomiaru przy Dmin = 14ą1s-1. Górne ograniczenie zakresu pomiaru Dmaks było albo równe wartoœci, przy której osišgnięto maksymalny dozwolony moment obrotowy (t~5380 Pa) i pomiar automatycznie zatrzymywał się z powodu ochrony przed przecišżeniem, albo wartoœci Dkryt., ewentualnie pomiar wykonywano także poza tš wartoœciš. Przy Dkryt. farba zaczyna wysuwać się ze szczeliny pomiarowej, a t spada. Zjawisko to jest dokładnie opisane w literaturze [2] i nazywa się shear fracture. Wysuwanie się farby spowodowane jest przez zjawisko okreœlane jako efekt Weissenberga, który jest charakterystyczny dla cieczy lepkosprężystych. Właœciwoœci mierzonego systemu charakteryzowały krzywa płynięcia, zależnoœć t = f (D) oraz krzywa lepkoœci, zależnoœć h = f (D). Niewygodš graficznego przedstawienia przebiegu krzywych płynięcia jest ucišżliwe porównywanie właœciwoœci reologicznych farb drukarskich. Dlatego dla krzywych płynięcia zastosowano ich model matematyczny, którego parametry okreœlajš ich przebieg. W pracy wykorzystano wykładniczy model Ostwalda t = k*Dn gdzie: n to współczynnik charakteryzujšcy miarę zależnoœci od szybkoœci œcinania (indeks płynięcia Đ shear thinning index). Lepkoœć spada wraz ze wzrostem D tym wyraŸniej, im mniejsze jest n. Parametr k* to tzw. konsystencja farby i jest proporcjonalny do lepkoœci cieczy. Model jest odpowiedni dla cieczy bez granicy płynięcia. Do oceny przebiegu krzywych płynięcia mogliœmy wykorzystać tylko dane z okreœlonego ograniczonego zakresu Dmin Đ Dmaks. Ocena statystyczna wielu równoległych pomiarów o powtarzalnym przygotowaniu emulsji dała absolutne błędy okreœlenia poszczególnych obserwowanych wielkoœci w następujšcy sposób: Dkryt. Đ 20 s-1, h Đ 2,5 Pa.s, n Đ 0,085 i k* Đ 40 Pa.s. Wyniki oraz dyskusja Właœciwoœci farb niezemulgowanych Wpływ iloœci i składu roztworu zwilżajšcego na lepkoœciowe właœciwoœci emulgowanych farb porównuje się w stosunku do farby niezemulgowanej. Chociaż podczas emulgowania może dojœć do zaniku tiksotropowej struktury farby, konieczne było wymieszanie w takich samych warunkach także farby bez roztworu zwilżajšcego. Na rys. 1 i 2 przedstawiono krzywe płynięcia i lepkoœci CMYK kompletu farb heat-setowych przed wymieszaniem i po nim. W tabeli 1 przedstawione sš parametry równania Ostwalda. Z tabeli wynika, że po wymieszaniu dojdzie do wzrostu Dkryt., do spadku pseudoplastycznoœci oraz do spadku lepkoœci w całym mierzonym zakresie. Lepkoœć h70 wyraŸnie spadła, przy czym najwyższy względny spadek był przy farbach cyjanowej i czarnej, zaœ najmniejszy przy żółtej (rys. 3). Przyczynš spadku lepkoœci może być wmieszanie bšbelków powietrza do farby. Jeżeli jednak doszłoby do tego zjawiska, to spadek lepkoœci powinien być proporcjonalny do lepkoœci poczštkowej, tj. największy spadek byłby przy farbach czarnej i żółtej. Jak widać, taka sytuacja się nie zdarzyła. Dlatego też przyczynš spadku jest zanik tiksotropowej struktury farb przy rozmieszaniu. Na rysunku widać, że wyniki pomiaru lepkoœci znaczšco zależš od ăhistoriiÓ próbki farby. O tym fakcie często zapomina się w literaturze. Tak więc wykorzystywane w praktyce metody oceny konsystencji farby mogš prowadzić do niewłaœciwych wniosków. cdn.