Увлажнение в офсетной печати

Увлажнение в офсетной печати
ВОДА, Н2О, жидкость без запаха, вкуса и цвета; плотность 1,000 г/см3 (3,98°С), tпл 0°С, tкип
100°С; при замерзании образует лед. Одно из наиболее распространенных соединений в
природе, известны изотопные разновидности. Вода входит в состав многих минералов и
горных пород, всех живых организмов (45–98%, в том числе в организме человека около 60%
массы тела), присутствует в почве. Обязательный компонент практически всех
технологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве...
Из «Нового иллюстрированного энциклопедического словаря»
«Большая Российская энциклопедия», Москва, 1999
«Гидрогенератор», «гидросфера», «гидроузел», «гидроэлектростанция» — все эти и некоторые
другие сложные слова включают корень «гидро» — от греческого «вода». А в греческой
мифологии есть еще одно родственное, по всей видимости, слово: Гидра — непобедимая
девятиголовая змея, обитавшая, якобы, в пелопоннеском болоте. Одним из 12 подвигов Геракла
стала как раз победа над этим болотным чудовищем, у которого на месте отрубленной всякий
раз вырастала новая голова. Вода дает жизнь, и она же ее отбирает.
«Где вода, там и беда». «Вода путь найдет». «Вода и землю точит, и камень долбит».
«Царь огонь да царица водица. — Спи, царь огонь, — говорит царица водица», — находим у
В.И.Даля. Действительно: огонь силен, но вода сильнее огня. Везде она почитаема, хотя и не
везде одинакова.
К ней стоит присмотреться попристальней, потому что традиционная офсетная печатьбез воды
не работает. Словосочетание «сухой офсет» до недавних пор казалось таким же нелепым, как
«чистая грязь» или «холодная жара». Как известно, всякая печатная форма состоит из
печатающих и пробельных элементов. Но у плоской офсетной формы эти участки отличаются
друг от друга единственно своим отношением к воде. После равномерного увлажнения всей
формы созданные на ней гидрофильные участки «намокают», в результате чего теряют
восприимчивость к краске и становятся в процессе печати пробельными. Зато неспособные
намокать гидрофобные участки формы «берут» офсетную краску беспрепятственно и, стало
быть, являются печатными элементами. Они олеофильны, или масловосприимчивы:
отталкивают полярную увлажняющую жидкость, но легко воспринимают неполярную
печатную краску.
Вместе с тем, всякая схема — такое же упрощение, как «ручки, ножки, огуречик, — получился
человечек». В жидкости, окруженной воздушной или газовой средой, возникает поверхностное
натяжение, так как ее внешние молекулы в той или иной степени притягиваются внутренними.
Увлажняющий раствор и краска имеют очень разные значения поверхностного натяжения, а на
границе между ними действует еще одна сила, которая стремится сократить до минимума
поверхность соприкосновения, — поверхностное натяжение на границе раздела. И все-таки на
деле эта граница обозначена нечетко, а печатная краска и увлажняющий раствор никогда не
разделяются полностью.
В процессе печатания увлажняющая жидкость через накатный валик перетаскивается в
красочный аппарат машины и все сильнее «разжижает» краску. При этом образуется эмульсия:
мелкодисперсные капельки одной жидкости плавают во взвешенном состоянии в другой. Когда
количество воды в эмульсии не превышает 20–25%, увлажняющий раствор распределяется в
печатной краске равномерно очень мелкими капельками. Это стабильная эмульсия,
оптимальный вариант для печати. Если воды становится больше, чем нужно, получается
нестабильная «опрокинутая» эмульсия, — краска плавает в воде крупными каплями разного
размера и формы.
Так как пропорция воды в краске меняется, можно сказать, ежеминутно, печатники говорят о
балансе «краска/вода». Им приходится постоянно следить, чтобы отклонения от оптимального
соотношения не превышали критическую черту, — балансировать, как при ходьбе по канату.
Что нужно учитывать для поддержания баланса? В расчет берется абсолютно все. Имеют
громадное значение: свойства исходной воды, качество полученного увлажняющего раствора,
тип и состояние увлажняющего аппарата, конкретная печатная краска, форма, резина, бумага.
Все эти семь слагаемых должны работать на один результат. Но к ним восьмым пунктом нужно
добавить — мозги, девятым — опыт, десятым — интуицию печатника. Ради экономии наши
типографии в основном оснащаются оборудованием с низкой степенью автоматизации. При
этом высокого качества продукции добиваются только печатники самой высокой
квалификации. Некоторые авторитетные специалисты отрасли полагают даже, что в недалеком
будущем печатниками будут работать только инженеры.
Итак, «правильный» по составу увлажняющий раствор — не панацея, он не избавит от всех
неприятностей, которых все равно не избежать в работе (слишком сложной динамической
системой является печатная машина). Но без него о качестве печати вообще нет речи. По
аналогии с «исправленными и дополненными» книжными изданиями, увлажняющий раствор
— это исправленная и дополненная вода, которая наилучшим образом служит для увлажнения
в процессе офсетной печати.
Так, у чистой воды слишком высокое поверхностное натяжение, и при высоких скоростях
печати пленка воды на форме не справляется со своей задачей. Чтобы снизить поверхностное
натяжение и улучшить смачиваемость, к воде добавляют поверхностно-активные вещества —
чаще всего изопропиловый или этиловый спирт (до 25%, хотя может быть достаточно 7–8%).
Изопропиловый спирт менее летучий и огнеопасный, но зато более токсичный, чем этиловый.
Очень важно не переборщить, иначе краска начинает активно воспринимать увлажняющий
раствор и эмульгировать, а на оттисках появляется тенение (точки краски на свободных
участках). Однако при соблюдении пропорции подачу воды можно сократить до минимума, и
увлажняющая пленка получится самой тонкой. Изопропиловый спирт ценится также за то, что
повышает вязкость раствора, который в этом случае лучше подается валиком увлажняющего
устройства к форме. Но современные увлажняющие растворы позволяют в ряде случаев
отказаться от применения изопропилового спирта, обеспечивая все его преимущества. В не
спиртовых системах увлажнения используются заменители ИПС, избавленные от таких
недостатков спирта, как растворение краски, при котором уменьшается плотность цвета,
вымывание пластификаторов из резиновых валиков и офсетного полотна, испарение в
окружающую среду и пожароопасность.
Итак, вода воде рознь. Лишь у дистиллированной воды нет ни запаха, ни вкуса, ни цвета. А у
природной, и тем более — водопроводной, обычно есть и то, и другое, и третье. Еще не имея
никаких представлений о химии, люди уже обратили внимание на то, какая разная вода
встречается в природе. К примеру, в одной местности вода почти не образует накипи, а в
другой чайники быстро обрастают хрупкими наслоениями. Разница бывает значительной даже
в пределах одного города. Немцы обозначили жесткость местной воды на географической
карте. Там, где в Рейн впадает река Некар, картина получилась на удивление пестрая. В одном
лишь Гейдельберге жесткость воды варьировала от 0 до 25 dH. Величина dH — немецкий
градус жесткости — измеряет постоянную жесткость, которая сохраняется и после кипячения,
в отличие от временной — карбонатной жесткости.
На офсетный процесс жесткость воды оказывает очень серьезное влияние. Почему? Жесткими
бывают сухая земля, тощий матрац, крахмальная простыня, но как может быть жесткой вода?
Так ее называют в том случае, если она содержит много извести и других растворенных в ней
грунтовых щелочей, солей кальция и магния. Эти вещества вступают в нежелательные реакции
с жирными кислотами печатных красок и образуют мыльные соединения, которые имеют
свойство выпадать в осадок на форме, красочном и увлажняющем валике, что ведет при печати
к тенению. На валиках, офсетном полотне и печатной форме появляется совершенно излишний
известковый налет.
Жесткость не должна превышать 15° dH. Однако «мягкая» вода с показателем ниже 5° dH тоже
плоха: в этом случае увлажняющий раствор вымывает соли из бумаги и способствует
эмульгированию краски, которая берет больше воды и хуже закрепляется на оттиске.
Оптимальным считается показатель в пределах 5–12 dH. Вот почему нужно знать химический
состав водопроводной воды и точно определять значение жесткости при помощи индикаторных
палочек или эталонного раствора. Жесткость можно скорректировать до нужной величины
путем смягчения, деминерализации или, напротив, минерализации воды. Обычно в жесткую
воду добавляют концентраты, которые содержат комплексообразователи (вещества,
препятствующие выпадению кристаллов).
Но это не все. Дело в том, что даже чистейшая вода состоит не только из молекул, в которых на
два атома водорода приходится один атом кислорода согласно формуле Н2О. В воде есть еще
ионы водорода и гидроксилов. Это электрически заряженные частицы: атом водорода (Н)
заряжен положительно, а ионы гидроксила (ОН) — отрицательно. Когда они находятся в
равновесии, вода рН-нейтральна. Водородный показатель рН получил свое название от
латинских слов «potentia Hydrogeni» (активность водорода), хотя в литературе встречается и
ссылка на английское словосочетание «power of hydrogen», что, впрочем, почти не искажает
смысла. Число рН показывает концентрацию в растворе ионов: показатель ниже семи
указывает на преобладание ионов водорода (кислый раствор), выше семи — ионов гидроксилов
(щелочной раствор). Счастливое число 7 характеризует нейтральное равновесие. Согласно
международной шкале, кислотность от нуля до семи убывает, а щелочность от семи до
четырнадцати растет. Причем разница между двумя смежными значениями 10-кратная.
Например,
кислотность
рН
5
в
10
раз
сильнее,
чем
рН
6.
Доказано, что для офсетной печати лучше всего подходит вода с показателем рН от 4 до 6.
Обычно исследование воды проводится простым набором лакмусовых бумажек, которые
окунаются в увлажняющий раствор и сравниваются по цветовой шкале, но существуют и более
точные электронные приборы, позволяющие выполнять такие измерения. В типографиях
контроль рН требуется проводить каждый день, а желательно и чаще — после каждого
добавления увлажняющего раствора, хотя неизменным показатель рН все равно не бывает: он
меняется уже в процессе печатания под воздействием разнообразных поверхностей, с которыми
увлажняющий раствор в печатной машине соприкасается. Например, с поверхностью бумаги.
Сама целлюлоза показатель рН не меняет, чего не скажешь о других веществах, которые входят
в состав бумаги и особенно в состав ее покровного слоя. Наполнители и клеи способны
нарушить баланс в сторону кислотности или щелочности. Поэтому проводятся специальные
проверки при помощи индикаторной жидкости, которая наносится на поверхность бумаги и
меняет ее цвет, показывая значение рН. Хорошо, если этот параметр окажется в рамках от 5 до
9. Иногда именно рН бумаги является причиной загадочных изменений рН увлажняющей
жидкости. Вот почему при закупке бумаги нелишне убедиться в нейтральной реакции рН и
высокой прочности поверхности на выщипывание. Бумажная пыль так или иначе попадает в
увлажняющий раствор, но чем ее меньше, тем меньше меняется рН и тем чище резервуар для
смачивающей жидкости.
Взаимоотношения у воды с бумагой весьма непростые и по другой причине: целлюлоза
гигроскопична («гигро» — еще один греческий корень, означающий «влажность»). Бумажный
кораблик, намокая, тонет, потому что тяжелеет. Впитывая воду, волокна целлюлозы разбухают
и вытягиваются, причем в продольном направлении не так, как в поперечном. Полиграфисты
знают, что долевая бумага с правильным направлением отлива деформируется гораздо меньше.
Разбухание бумаги часто ведет к браку — непригодности печати. Это серьезная проблема, —
особенно для газетных агрегатов. Так что, чем меньше увлажняющего раствора попадет на
запечатываемый материал, тем лучше.
Третий параметр воды — это электропроводность, которая, впрочем, тесно связана с
жесткостью (dH) и кислотностью (рН). Электропроводность водопроводной воды существенно
ниже, чем у готового увлажняющего раствора (300-500 микроСименсов против 800–1500
мкСм).
Понятно, что на величину рН можно влиять добавками кислоты, но они сравнительно быстро
нейтрализуются карбонатами с выделением способствующей коррозии углекислоты. Как же
снизить вредное влияние кислых и щелочных веществ, попадающих в увлажняющий раствор из
бумаги, картона, фольги, краски? Для этого разработаны специальные буферные добавки
(обычно это 2–3%). Они сглаживают колебания уровня рН в процессе печатания тиража, так
как это системы, которые имеют и щелочную, и кислую буферную емкость одновременно.
Казалось бы, чему-чему, а резине вода не страшна. Но офсетные полотна состоят не только из
резины. К тому же они могут переносить воду с печатной формы на бумагу, что в нашем случае
совершенно ни к чему. Только полотна с высокой степенью гидрофобности почти не
перемещают воду, и бумага меньше растягивается в процессе печати. Хороши такие резины,
которые мало сцепляются с бумагой (нет выщипывания) и не накапливают электростатический
заряд (не притягивается бумажная пыль, загрязняющая увлажняющий раствор). Естественно,
офсетные полотна должны быть устойчивы ко всем компонентам увлажняющего раствора.
Большое значение имеет также боковая уплотненность, которая не дает влаге просочиться в
резинотканевое покрытие с боков и предотвращает тем самым его набухание. Про хорошее
офсетное полотно можно сказать, что ему увлажнение — как с гуся вода.
Совсем иначе обстоит дело с печатной формой, которая должна воспринимать и удерживать
воду, но только в строго обозначенных местах.
При изготовлении алюминиевых пластин рулонное металлическое полотно подвергается
электрохимическому зернению. Через кислоту (обычно азотную или соляную) дают разряд тока
напряжением в несколько десятков тысяч вольт, чтобы получить в результате чрезвычайно
шероховатую поверхность, способную удерживать в 50–60 раз больше увлажняющего
раствора, чем гладкая. На подготовленный таким образом металл ровным слоем наносят
светочувствительную композицию.
Чтоб получить печатную форму, предварительно очувствленную пластину подвергают
экспонированию и проявке, после чего с обеих сторон промывают водой. Это своего рода
крещение.
Затем производится гуммирование. Тончайший слой гуммиарабика защищает пробельные
элементы от контакта с воздухом и способствует их лучшему смачиванию.
Однако полностью разграничить процессы увлажнения и окрашивания
в традиционном офсете невозможно. В результате сложные оригиналы
воспроизводятся с погрешностями: очень мелкие детали на оттиске
пропадают, а тонкие штрихи получаются разорванными. Вот почему
сухой офсет гораздо предпочтительнее, к примеру, в производстве
ценных бумаг, чем офсет с увлажнением. При традиционной
технологии краска легко разделяется с увлажняющим раствором на
хорошо выраженных пробельных участках, хуже — на мелких, и
уносит его с печатающих элементов, где все-таки присутствует
некоторое количество раствора, поскольку полного разделения с
краской не происходит.
Кстати, офсетные печатные формы, как и другие металлические
поверхности, подвержены коррозии, и потому совсем не лишне вводить
в состав увлажняющего раствора и специальные антикоррозионные
вещества. К примеру, алюминию очень вредят растворенные в воде
соли магния и кальция, но добавка в увлажняющую жидкость
фосфорной кислоты предотвращает коррозию. Благодаря особым
добавкам к увлажняющему раствору поверхность формы быстро
освобождается и поддерживается в открытом состоянии, устраняются тоновые вуали,
водопроводящие элементы формы смачиваются равномернее, а печатные не повреждаются.
Добавки избавляют от коррозии и важнейшие узлы машины, способствуют очищению
раскатного цилиндра, поддерживают в свежем состоянии резиновое полотно и поверхность
валиков, на которых не возникает оголения.
От офсетной краски одновременно требуются, казалось бы, взаимоисключающие качества: она
должна поглощать воду в красящем аппарате, но при этом сохранять определенную
водостойкость при закатывании формы. Хорошие краски могут принять до 30% воды, не
снижая при этом необходимой вязкости. При слишком большом количестве воды образуется
нестабильная эмульсия, которая утрачивает способность разделяться, происходит
«эмульгирование», наслоение краски и воды, красочные валики оголяются.
В зависимости от расположения печатающих и пробельных элементов на форме, красочный
аппарат дозирует подачу краски по зонам, и на валики поступает неравномерный, рельефный
слой краски. А увлажняющий аппарат создает сплошную увлажняющую пленку с одинаковым
количеством раствора для всех зон. Поэтому в разных зонах образуются эмульсии разной
насыщенности. Отсюда тоже могут проистекать потеря контраста или наслоение. Причинами
наслоения бывают чаще всего либо избыток воды, либо низкая гигроскопичность краски.
Повысить гигроскопичность можно добавкой прозрачных белил или льняного масла, которое
одновременно понижает липкость и вязкость краски.
Качественные добавки способствуют поддержанию стабильной эмульсии и быстрому
достижению баланса краска-вода. Достаточное натяжение поверхности на границе раздела
позволяет получить отчетливую растровую точку, а способность краски к высыханию и ее
реологические свойства не меняются.
Есть еще одна группа добавок в увлажняющий раствор — бактерицидные «санитарные»
добавки, которые предотвращают образование водорослей, дрожжей и грибков, способных
засорять («заиливать») систему циркуляции увлажняющего раствора. В результате
уменьшается просвет трубопроводов, забиваются сопла в разбрызгивателях, быстро
загрязняются фильтры, появляются отложения на валиках и печатной форме. Как говорится,
«всюду жизнь»: даже такой неаппетитный бульон, как увлажняющий раствор, является
отличной питательной средой для микроорганизмов, поскольку в нем содержатся частички
краски, бумажная пыль, гуммиарабик, соли. Но даже бактерицидные вещества не спасают, и в
цехе появляется характерный неприятный запах, если не производить регулярную прочистку и
промывку системы увлажнения (несколько раз в год).
В качестве примера можно привести такие «фирменные» добавки к увлажняющему раствору,
как AR Found производства Arets Graphics (универсальная добавка для листовой печати),
Hydrofast компании BASF, Aquastabil фирмы Hartmann, Combifix компании Huber-Gruppe,
GruneWelle фирмы Siegwerk, добавки, выпускаемые компаниями Varn и Vegra все они
полностью совместитмы со всеми предлагаемыми нами красками. В продаже имеется
множество средств, но применять их нужно с осторожностью, соблюдая точную дозировку
(лучше всего автоматическое дозирование) и постоянно контролируя характеристики
увлажняющего раствора.