Farby wodne to takie farby, które jako rozpuszczalnik zawierajš przede wszystkim wodę. W zależnoci od rodzaju produktu i jego zastosowania zawierajš one ponadto rozpuszczalniki organiczne, których zawartoć najczęciej wynosi poniżej 5%.
Farby wodne sš stosowane przy zadrukowywaniu tektury (prawie wyłšcznie falistej) zarówno w technologii preprint, jak i postprint. Sš one również standardem przy drukowaniu materiałów dekoracyjnych i tapet. W ostatnich latach wzrasta też ich znaczenie przy drukowaniu na folii polietylenowej i metalowej; sš także intensywnie wdrażane w drukowaniu opakowań technikš wklęsłodrukowš. Podstawš rozwoju tych farb sš ich oczywiste zalety:
Ľ łatwe odprowadzanie oparów, które nie wymagajš ucišżliwego oczyszczania;
Ľ w gotowych produktach pozostajš minimalne resztki rozpuszczalnika lub nie ma go wcale;
Ľ farba po wyschnięciu nie ma zapachu;
Ľ koszty zabezpieczenia technicznego w czasie transportu i składowania sš minimalne.
W porównaniu z farbami na bazie rozpuszczalników farby wodne powodujš też znacznie niższe zagrożenia techniczne i zdrowotne.
Oprócz zalet farby te majš też wady:
Ľ powodujš, że prędkoć drukowania na podłożach niewsiškliwych jest niższa;
Ľ potrzebujš więcej energii do suszenia;
Ľ majš mniejszš odpornoć na cieranie;
Ľ wykazujš niższš stabilnoć przy niektórych wymaganiach co do autentycznoci druków.
Farby na bazie wody składajš się z:
Ľ pigmentów;
Ľ rodków wišżšcych w postaci żywic akrylu, styrolu, poliuretanu i innych kombinacji;
Ľ dodatków takich jak rodki wišżšce, odpieniacze, woski;
Ľ rozpuszczalników składajšcych się z wody i etanolu.
Pigmenty samoistnie nie wišżš się na podłożu drukowym, konieczny jest więc odpowiedni rodek transportujšcy i wišżšcy pigmenty.
rodki wišżšce sš ciałem stałym (sztuczne żywice). Muszš one być doprowadzone do stanu płynnego, aby połšczyć pigmenty i dodatki. Rozpuszczalnikiem jest woda, ale zastosowane sztuczne żywice sš nierozpuszczalne w wodzie. Poprzez dodanie amoniaku lub aminów tworzy się rozpuszczalne w wodzie mydło żywiczne. To rozmydlenie jest niezbędne do emulgacji i stabilizacji. Dodatki aktywne powierzchniowo (rodki wišżšce i emulgatory) przy pigmentacji powodujš tworzenie się piany w farbach na bazie wodnej.
W artykule tym nie będš omawiane w szczegółach zależnoci chemiczno-fizyczne i rodzaje powstawania piany ani też napięcia powierzchniowe lub napięcia graniczne i ich zależnoci przy powstawaniu, stabilizacji bšd usuwaniu piany. Jego celem jest rozpoznanie ukrytej podatnoci na powstawanie piany jako składnika farby i podejmowanie rodków zaradczych.
Odpienianie
Oprócz podstawowych i nieuniknionych podatnoci na tworzenie się piany przy zastosowaniu farb wodnych, kolejnš przyczynš jest wnikanie powietrza do farby.
W czasie produkcji farby takie procesy jak mielenie, dyspersja czy mieszanie sš czynnociami niezbędnymi; powietrze i piana sš ich następstwem. Dlatego producenci farb przeciwdziałajš temu zjawisku przez dodawanie rodków przeciwpienišcych. Ogólnie odpieniacze składajš się z pewnej liczby komponentów, które nie sš kompatybilne z farbš. Zbyt duża zdolnoć odpieniania redukuje jego działanie. Natomiast zbyt niskie zdolnoci odpieniania lub przedawkowanie rodków przeciw pienieniu prowadzš do zakłóceń w czasie drukowania. Z reguły odpieniacz musi być słabszy aniżeli rodki wišżšce i dyspersyjne farby. Tym samym zdefiniowane sš granice jego skutecznoci i sensownego zastosowania. Dotyczy to w równym stopniu produkcji farby i jej stosowania. Również w procesie drukowania musi być regularnie kontrolowana, oprócz lepkoci farby, także możliwoć powstawania piany. W momencie rozpoznania tworzenia się piany należy zastosować odpowiedni odpieniacz (według zaleceń producenta) we właciwej iloci.
Oprócz opisanych skłonnoci do tworzenia się piany w procesie drukowania farbami wodnymi, głównš przyczynš pienienia się farby w czasie drukowania jest wnikanie powietrza w zespole drukujšcym i w systemie obiegu farby. Konwencjonalne zespoły farbowe składajšce się z kałamarza farbowego, wałka przybierajšco-dociskajšcego, wałka rastrowego, formy drukowej i cylindra dociskowego wykazujš niewielkie i łatwe do opanowania tworzenie się piany. To samo dotyczy zespołów o podobnej konstrukcji, które zapewniajš swobodny przepływ farby.
Zupełnie inaczej przedstawia się ten problem w często obecnie stosowanych raklach komorowych z zamkniętym obiegiem farby. Bez podważania wielu technicznych zalet tych systemów, wytwarzanie piany jest spowodowane ich konstrukcjš.
Poniższy przykład powinien ten stan rzeczy udowodnić: zastosowany wałek rastrowy z teoretycznš pojemnociš czerpania 8 cm3 i właciwociš opróżniania 60% wykazuje przy zadruku powierzchni 0,5 m2, przy każdym obrocie maszyny, wymianę farby 2,4 cm3. W zamkniętym systemie farba może być wymieniana w częci równej 2,4 cm3 opróżnionych kałamarzyków wałka rastrowego ze znajdujšcym się tam powietrzem. To powietrze zostaje wtłoczone przez rakiel do farby jako piana. Poprzez tłoczenie farby z powietrzem znajduje się ono w całym obiegu farby i tym samym w zbiorniku zapasowym. Zamknięte pęcherzyki powietrza w zależnoci od głębokoci zanurzenia przewodu zwrotnego i lepkoci farby pokonujš drogę do powierzchni zbiornika, ponieważ tylko tam mogš się rozwišzać.
Zespół mieszania
W celu transportu farby do systemów rakli komorowych najczęciej stosowane sš pompy membranowe. Cechujš je dobra stabilnoć i wydajnoć, niewielki zakres serwisowania, jak również niewielka cena. Natomiast wadš jest to, że za pomocš tego typu pompy nie można wykonywać mieszania farby w zbiorniku zapasowym, więc znajdujšce się w farbie pęcherzyki muszš o własnych siłach kierować się na powierzchnię. Tym siłom przeciwdziała lepkoć farby. Ze wzrostem liniatury rastra wałka rastrowego i równoczesnym zmniejszeniem się pojemnoci nabierawzrasta też problem tworzenia się piany. Media o większej lepkoci sš trudniejsze do odpowietrzenia.
Zgodnie z podanym przykładem po 1000 obrotach maszyny do farby przenika 2,4 litra powietrza, które o własnych siłach wydostaje się na powierzchnię. W praktyce okazuje się to bardzo trudne.
Do farby przenika coraz więcej powietrza, powstaje pozornie wyższa lepkoć, która w konsekwencji ogranicza iloć wydostajšcego się powietrza. Oznacza to tworzenie się mikropiany i farba staje się bezużyteczna. Nie zawsze trudnoci w drukowaniu, jak nierównomierne krycie płaszczyzn, spowodowane sš powstawaniem piany lub problemami z odpienianiem. Przyczyna może leżeć również po stronie podłoża, kompozycji farby, ustawienia maszyny i parametrów reprodukcji drukowanego obrazu.
Propozycje rozwišzania
Po doć szczegółowym przedstawieniu problemów kolej na przedstawienie prostego i skutecznego rozwišzania. Oprócz kontroli farby i skutecznego dozowania odpowiedniego odpieniacza w czasie drukowania nakładu wolno pracujšcy i regulowany mieszalnik jest skutecznym rodkiem ograniczajšcym tworzenie się piany w maszynie drukujšcej. Szczególnie sprawdzajš się tu mieszalniki napędzane przez regulowane silniki powietrzne. O mieszajšca ze migłami 100-150 mm powinna posiadać niewielkie nachylenie. Przy tym należy uważać, aby silniki były dostosowane do wolnych obrotów. Jeżeli farba w zbiorniku wyrównawczym w zależnoci od lepkoci i poziomu wypełnienia będzie wystarczajšco mieszana, to wtedy dokonane inwestycje wpłynš na znaczne obniżenie zapotrzebowania na rodek odpieniajšcy, a drukowanie nakładu będzie przebiegało bez zakłóceń.
Na podstawie artykułu Arnulfa Zechlina ăSchaumbildung bei wasserbasierenden DruckfarbenÓ opracował AO
