Substytuty alkoholu
6 gru 2016 14:43

Ochrona œrodowiska 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 œrodowiska 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, œrodków zwilżajšcych, obcišgów gumowych, płyt, a kończšc na œrodkach 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 œrodka zwilżajšcego firma oferuje produkty dostosowane do wszystkich norm ochrony œrodowiska i najnowszych trendów rozwojowych w tej dziedzinie. Kiedy przed wielu laty zaczęło się coraz głoœniej mówić o szkodliwoœci alkoholu izopropylowego dla œrodowiska naturalnego, nikt nie wyobrażał sobie doskonałego procesu drukowania offsetowego bez jego właœnie 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 œrodek zwilżajšcy na formę drukowš. Sama nazwa: ăkonwencjonalnyÓ zespół wodny œwiadczy o jego niezmiernej popularnoœci 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 œrodka zwilżajšcego uzyskano dodajšc właœnie 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 lepkoœci 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 prędkoœciach 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 właœciwoœci reologiczne roztworu i zapewnia stabilne drukowanie; Ľ zmiana procesu emulgowania farb poprzez ograniczony pobór œrodka i szybkie ustalanie się równowagi farba/woda, która pozwala zredukować iloœć 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 stabilnoœci wymiarowej podłoża poprzez ograniczenie iloœci przenoszonego œrodka 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 większoœci paruje, nasycajšc powietrze oparami, które sš wdychane bezpoœrednio 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 właœnie 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 okreœlono maksymalne możliwe stężenie alkoholu w œrodku 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 możliwoœć odpisów podatkowych dla drukarń, które wyeliminowały alkohol, a w Szwecji w takich drukarniach lokowane sš zamówienia rzšdowe. Działanie dodatków do œrodka zwilżajšcego W fabrykach należšcych do Huber-Group produkuje się nie tylko farby, ale także dodatki do œrodka 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 œrodka zwilżajšcego odgrywa w drukowaniu offsetowym olbrzymiš rolę, zapewniajšc dokładny rozdział między obszarami drukujšcymi i niedrukujšcymi na płycie. Jakoœć druku zależy m.in. od następujšcych parametrów: Ľ napięcia powierzchniowego œrodka zwilżajšcego, Ľ napięcia powierzchniowego farby drukowej, Ľ granicznego napięcia powierzchniowego między œrodkiem zwilżajšcym a farbš, Ľ napięcia powlekania między farbš i elementami drukujšcymi na płycie, Ľ napięcia powlekania między œrodkiem zwilżajšcym a miejscami niedrukujšcymi płyty, Ľ napięcia powlekania pomiędzy farbš i miejscem z obszarami niedrukujšcymi, Ľ napięcia między œrodkiem zwilżajšcym i obszarami drukujšcymi płyty. Jakoœć œrodka zwilżajšcego musi być dobrana do maszyny drukujšcej, typu zespołu zwilżajšcego, płyty drukowej, podłoża i oczywiœcie do farby. Dlatego też dodatki te zawierajš nierzadko nawet kilkanaœcie składników recepturowych, majšcych spełniać różnorodne funkcje, tak aby proces drukowania mógł przebiegać bez zakłóceń. Oddziaływanie na wodę: Ľ regulacja i stabilizacja wartoœci pH Đ dla technologii offsetowej najkorzystniejszy zakres kwasowoœci to 4,8-5,3; przy czym wartoœć ta może ulegać zmianie w zależnoœci od stosowania niektórych specyficznych podłoży; Ľ dobra wydajnoœć zwišzków buforowych Đ raz ustalona wartoœć pH powinna utrzymywać się na stałym poziomie, niezależnie od czynników zewnętrznych. Dlatego ważna jest zawartoœć w roztworze dostatecznej iloœci 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 iloœciš œrodka; Ľ częœciowe 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 drukownoœci płyty, także po postojach maszyny; Ľ przydatnoœć do wszystkich typów płyt; Ľ skuteczna ochrona antykorozyjna przez stosowanie inhibitorów korozji; Ľ stabilizacja higroskopowej warstwy ochronnej płyty. Oddziaływanie na farby drukarskie: Ľ właœciwoœć 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 częœci konstrukcyjnych maszyny. W zwišzku z ochronš antykorozyjnš płyt drukowych i częœci samej maszyny drukujšcej ustalono we współpracy z producentami maszyn oraz instytutem FOGRA następujšce wartoœci graniczne dopuszczalne w œrodkach zwilżajšcych: Wartoœć pH: 4,8-9,2 Przewodnoœć elektryczna: maks. 1500 ľS/cm Zawartoœć korozyjnych jonów: chlorki maks. 25 mg/l siarczany maks. 50 mg/l azotany maks. 20 mg/l Zastšpienie właœciwoœci alkoholu izopropylowego W aspekcie zaleceń zwišzanych z ochronš œrodowiska wymieniona wyżej charakterystyka funkcji idealnego œrodka 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 œrodka zwilżajšcego modyfikowane sš poprzez dodawanie substancji zawierajšcych grupy hydroksylowe, w kombinacji ze specjalnymi œrodkami powlekajšcymi, tak aby mogły zastšpić działanie alkoholu w zakresie dynamicznego i statycznego regulowania napięcia powierzchniowego, lepkoœci œrodka i właœciwoœci 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 prędkoœciami 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 œrodków dla obu technik drukowania jest inny dobór specyficznych œrodków powierzchniowo czynnych, odpowiedniej kombinacji substancji regulujšcych napięcie powierzchniowe i komponentów odpowiedzialnych za sterowanie zdolnoœciš do emulgowania. Dodatki te sprawdzone sš w praktyce i stosowane od wielu lat w drukarniach na całym œwiecie. 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 jakoœci wody, tzn. dla wody o zawartoœci 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 Właœciwie dobrane dodatki do roztworu zwilżajšcego sš niezbędnym elementem zapewniajšcym możliwoœć 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 œrodka zwilżajšcego w zakresie 8-10 lub 10-120ĄC; Ľ chłodzenie zespołu farbowego i rozcieraczy w celu zapewnienia stabilnoœci konsystencji farby drukowej, jej cišgliwoœci i zdolnoœci przyjmowania œrodka zwilżajšcego. Zalecane wartoœci w granicach 280ĄC; Ľ hydrofilnoœć materiałów, z których wykonane sš wałki wodne, gwarantujšca równomierne i minimalne przenoszenie œrodka 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 doœwiadczenia dowodzš, że drukowanie bez alkoholu może przysparzać więcej problemów na maszynach ze zintegrowanymi zespołami wodnymi i w tym przypadku właœciwszym rozwišzaniem jest ograniczenie izopropanolu, a nie jego całkowita redukcja. Bardzo ważne dla całego procesu drukowania jest zapewnienie stabilnej jakoœci wody wodocišgowej stosowanej do przygotowania roztworu zwilżajšcego, co może stanowić problem w przypadku poboru wody np. z własnych Ÿródeł. Najwłaœciwszš metodš zapewnienia takiej stabilnoœci jest uzdatnianie wody metodš odwrotnej osmozy. Należy również uwzględnić zmienione przenoszenie roztworu zwilżajšcego. Zalecane jest zwiększenie obrotów duktora Đ nie oznacza to jednak zwiększenia iloœci œrodka na płycie drukowej, bowiem wałki wodne na skutek zmienionych warunków przenoszenia muszš obracać się szybciej w celu dostarczenia takiej samej iloœci œrodka zwilżajšcego. Problemem, na który trzeba zwrócić również uwagę, jest zwiększona skłonnoœć do emulgowania farby, a farby, które normalnie wykazujš prawidłowe zachowanie przy nawilżaniu alkoholowym, mogš wykazywać zróżnicowane zachowanie. Powstaje w takim przypadku niebezpieczeństwo tonowania, wahań gęstoœci 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 œrodka 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 œrodka zwilżajšcego może powodować powstawanie zjawiska tworzenia się delikatnych pasów biegnšcych w kierunku druku, szczególnie na szybkobieżnych maszynach drukujšcych. Spowodowane jest to nierównomiernym rozdziałem œrodka 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 œrodka do roztworu zwilżajšcego. Zwłaszcza przy starszych instalacjach dozujšcych mogš się pojawić problemy z dokładnym podawaniem œrodka, głównie w zakresie od 0 do 5%. Problem redukcji lub całkowitej eliminacji alkoholu izopropylowego będzie z pewnoœciš zyskiwał na znaczeniu, ze względu na wzrost œwiadomych działań majšcych na celu ochronę naturalnego œrodowiska. 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 dziœ w Polsce drukujš bez dodatku izopropanolu, kierujš się bowiem raczej względami ekonomicznymi, a nie ekologicznymi. Większoœć drukarń w najbliższym czasie z pewnoœciš podejmie próby zmierzenia się z tym problemem. W celu uzyskania efektu druku bez alkoholu najlepiej jest korzystać z praktycznych doœwiadczeń innych użytkowników. W większoœci drukarń realizuje się tę przemianę w dwóch etapach: pierwszym krokiem jest obniżenie zawartoœci alkoholu izopropylowego do 3-5%, a dopiero potem podejmuje się próby całkowitej eliminacji alkoholu z procesu drukowania. Niezbędne warunki realizacji takiego zamierzenia to z pewnoœciš: konsekwencja działań, dokładna regulacja maszyny, uważna praca maszynistów i stosowanie odpowiednich produktów, a także œcisła współpraca z dostawcami materiałów. Mamy nadzieję, że będziemy mogli służyć Państwu naszš radš i doœwiadczeniem również w tym zakresie, a celem tego spółdziałania stanie się ochrona wspólnego dobra całej ludzkoœci Đ naszego œrodowiska naturalnego. Autorka jest dyrektorem warszawskiego oddziału firmy Michael Huber Polska