UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA KEMIJO IN KEMIJSKO TEHNOLOGIJO Mihela Volf PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Diplomska naloga Maribor, november 2011
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 3 Diplomsko delo visokošolskega študijskega programa PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Študent: Študijski program: Smer: Predvideni strokovni naslov: Mentor: Somentor: Mihela Volf Visokošolski strokovni, Kemijska tehnologija Kemijska tehnologija dipl. inž. kem. tehnol. (VS) izr. prof. dr. Peter Krajnc doc. dr. Jernej Iskra IZJAVA Izjavljam, da sem diplomsko delo izdelala sama, prispevki drugih so posebej označeni. Pregledala sem literaturo iz področja diplomskega dela po naslednjih elementih: Vir: Gesla: Časovno obdobje: 1979-2011 Število referenc: 20 Število prebranih izvlečkov: 15 Število prebranih člankov: 10 Število prebranih knjig: 5 Web of science, Science Direct offset printing, printing inks Maribor, november 2011 podpis študentke
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 4 ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju, izr. prof. dr. Petru Krajncu za pomoč in svetovanje pri izdelavi diplomske naloge. Zahvaljujem se tudi delovni mentorici v Cinkarni Celje, uni. dipl. kem. Dušanki Košir in ing. kem. teh. Dragici Miheljak za strokovno pomoč ter vodenje med laboratorijskim delom ter koristne nasvete pri nastajanju diplomske naloge. Zahvaljujem se tudi ostalemu kolektivu Cinkarne Celje, da so mi omogočili opravljanje praktičnega dela diplomske naloge. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij, mi ves čas stali ob strani in verjeli vame. Zahvaljujem pa se tudi vsem ostalim, ki ste kakorkoli pripomogli k nastanku tega dela.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 5 PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Povzetek Namen naloge je bil z laboratorijskimi testi ugotoviti kompatibilnost izboljšanega pufra (P 55 Eko pufer), ki bo kompatibilen z novimi optiline barvami Cinkarne Celje. Pufer (v tiskarstvu) je koncentrat, ki se dodaja v majhnih količinah (do 5%) v vlažilno tekočino, ki v ofsetnem tisku vlaži čiste površine in s tem onemogoča prenos barve na proste (netiskane) površine. Kompatibilnost barva pufer se nedvoumno najbolj ugotavlja pri samem tisku. Vendar je bilo predhodno potrebno narediti primerjalne laboratorijske teste med različnimi pufri, ki so nam dali določene rezultate. Vlažilnim raztopinam smo izmerili ph vrednosti, elektroprevodnosti, površinske napetosti, gostote, kislinske komponente, sušino in določili vodno ravnotežje z rdečo in rumeno optiline barvo Cinkarne Celje. Ključne besede: ofset tisk, tiskarske barve, površinska napetost. UDK: 667.55:544.6(043.2)
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 6 THE COMPARISON OF DIFFERENT FOUNTAIN SOLUTIONS FOR THE OFFSET PRINTING Abstract The purpose of this diploma work was a laboratory test for the buffer improvement that would be compatible with the new colours from Cinkarna Celje which they started producing this year. Buffer (in printing) is a concentrate that is added in small quantities (up to 5%) to the hydrating fluid which moisturizes clean surfaces in the offset printing and thus prevents the transfer of colours on the free (unprinted) surfaces. Compatibility of colour - buffer is most notably determined in the press itself. However, it was previously necessary to do comparative laboratory tests of various buffers, which gave us some results. ph, conductivity, surface tension, density, acid components and the amount of dry matter were measured in the hydrating solutions. The water balance of red and yellow optiline colors from Cinkarna Celje were determined. Key Words: offset printing, printing inks, surface tension. UDK: 667.55:544.6(043.2)
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 7 VSEBINA 1 UVOD... 11 2 TEORETIČNI DEL... 13 2.1 Vlažilna raztopina... 13 2.1.1 Zakaj in kje je potrebna vlažilna tekočina... 13 2.1.2 Lastnosti vlažilne tekočine... 13 2.1.3 Sestava vlažilne tekočine... 14 2.2 Tiskarska barva... 16 2.3 Ofsetni tisk... 18 2.4 Tiskarske plošče... 20 2.4.1 Svetlobno občutljive plošče za ofsetni tisk... 20 2.4.2 Plošče za suhi ofsetni tisk... 22 3 METODE OZIROMA LABORATORIJSKI TESTI ZA DOLOČITEV IN PRIMERJAVO VLAŽILNIH RAZTOPIN... 23 3.1 Površinska napetost... 23 3.2 Merjenje ph vrednosti in elektroprevodnosti... 24 3.3 Določanje gostote vlažilnim raztopinam z areometrom... 25 3.4 Test ravnotežja voda barva na tackoskopu... 25 3.5 Kislinska komponenta... 26 4 EKSPERIMENTALNI DEL... 27 4.1 Pribor in aparati... 27 4.2 Kemikalije... 27 4.3 Laboratorijski testi... 28 4.3.1 Merjenje ph vrednosti in elektroprevodnosti... 28 4.3.2 Določanje gostote... 28 4.3.3 Določanje površinske napetosti... 29 4.3.4 Kislinska komponenta... 31 4.3.5 Sušina... 31 4.3.6 Test ravnotežja voda barva na tackoskopu... 32 5 REZULTATI... 33 5.1 ph vrednosti in elektroprevodnosti... 33 5.2 Določanje gostote... 35 5.3 Sušina... 36 5.4 Površinska napetost... 36 5.5 Kislinska komponenta... 37 5.6 Vodno ravnotežje... 40 6 ZAKLJUČEK... 44 7 LITERATURA IN VIRI... 46
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 8 SEZNAM PREGLEDNIC Preglednica 2-1: Prikaz trdote vode.... 15 Preglednica 2-2: Približna sestava tiskarskih barv za ofsetni.... 18 Preglednica 3-1: Površinske napetosti nekaterih tekočin, ki se uporabljajo v tiskarstvu.... 24 SEZNEM SLIK Slika 2-1: Prikaz postopka ofset tiska.... 19 Slika 2-2: Aluminijasta tiskarska plošča.... 22 Slika 4-1: Tenziometer.... 30 Slika 4-2: Titrator Metrohm, za določitev kislinske komponente.... 31 Slika 4-3: Analizator vlage HG53 Mettler Toledo.... 31 Slika 4-4: Tackoskop.... 32 SEZNAM GRAFOV Graf 5-1: Določitev kislinske komponente titracija pufra Waterfit 496 z 1M NaOH.... 38 Graf 5-2: Določitev kislinske komponente titracija pufra Waterfit 497 z 1M NaOH.... 38 Graf 5-3: Določitev kislinske komponente titracija pufra P - 55 z 1M NaOH.... 39 Graf 5-4: Določitev kislinske komponente titracija pufra P - 56 z 1M NaOH.... 39 Graf 5-5: Vodno ravnotežje z rdečo (P6140) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.... 42 Graf 5-6: Vodno ravnotežje z rumeno (G6040) tiskarsko barvo Cinkarne Celje... 42
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 9 SEZNAM TABEL Tabela 5-1: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 744 S/cm (sintetična voda) in trdoti vode 21 o dh.... 33 Tabela 5-2: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 765 S/cm (vodovodna voda) in trdoti vode 21 o dh.... 33 Tabela 5-3: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 450 S/cm (sintetična voda) in trdoti vede 14 o dh.... 34 Tabela 5-4: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 450 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) in trdoti vodi 14 o dh.... 34 Tabela 5-5: : Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 252 S/cm (sintetična voda) in trdoti vodi 4-7 o dh.... 34 Tabela 5-6: : Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 252 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) in trdoti vodi 4-7 o dh.... 35 Tabela 5-7: Določena gostota vlažilnih tekočin pri 20 C.... 35 Tabela 5-8: Sušilne vrednosti vlažilnih raztopin pri 60 C 105 C.... 36 Tabela 5-9: Stalagmometrična določitev površinske napetosti.... 36 Tabela 5-10: Tenziometrični način določitve površinske napetosti.... 36 Tabela 5-11: Določitev vsebnosti kislinske komponente vlažilnih raztopin.... 37 Tabela 5-12: Lepljivost in čas vzpostavitve vodnega ravnotežja z rdečo (P6140) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.... 40 Tabela 5-13: Lepljivost in čas vzpostavitve vodnega ravnotežja z rumeno (G6040) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.... 41
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 10 UPORABLJENI SIMBOLI γ T površinska napetost lepljivost barve t r čas od padca ravnotežja do nove vzpostavitve ravnotežja pri vodnem ravnotežju ρ dh gostota Nemška trdotna stopinja UPORABLJENE KRATICE NaOH P6140 G6040 P 55 P 56 natrijev hidroksid (1M (1mol/L)) rdeča optiline tiskarska barva Cinkarne Celje rumena optiline tiskarska barva Cinkarne Celje Eko pufer Cinkarne Celje Alko pufer Cinkarne Celje
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 11 1 UVOD V primeru mokrega ofsetnega tiska je tiskovna forma (plošča) narejena tako, da so proste površine hidrofilne (navzemajo vodo), tiskovne pa so hidrofobne, oziroma oleofilne (navzemajo tiskarsko barvo). Zato je pri mokrem ofsetnem tisku potrebna vlažilna tekočina, ki vlaži hidrofilne proste površine in s tem onemogoča prenos barve na proste površine. Med postopkom tiskanja ne poteka samo vlaženje prostih površin, temveč tudi interakcije med tiskarsko barvo in tiskovnim materialom. Med vlaženjem tiskarske forme (plošče), prihaja vlažilna tekočina tudi v stik s tiskarsko barvo, ki je na tiskarski plošči. Takrat navzame tiskarska barva tudi del vlažilne tekočine, kar imenujemo emulgiranje tiskarske barve. Zato mora imeti vlažilna tekočina posebne lastnosti, da ne vplivajo negativno na tiskarski proces, niti na kakovost tiskarske barve in tiskovnega materiala oziroma tiskovine. Vlažilna tekočina v vlažilnem sistemu kroži, zato je pomembno, da se ne peni, da se na valjih ne pojavljajo obloge, da se ne tvorijo plesni in alge. Na kakovost vlažilne tekočine vplivata predvsem sestava pufra in kvaliteta vode. Na podlagi zahtev sodobnega tiska so v Cinkarni Celje uvedli proizvodnjo novih ofset tiskarskih barv Cinkarne Celje OPTILINE- Set 40. Nove barve so narejene na osnovi rastlinskih olj, ki so ustreznejše z vidika varovanja okolja. Barve ustrezajo vsem osnovnim zahtevam tiska, dajejo dobre tiskovne lastnosti, hitro doseganje ravnovesja voda - barva, so hitro sušeče in visoko sijajne. Novim tiskarskim barvam je bilo potrebno prilagoditi kvaliteto pufra, ki je eden od poglavitnih komponent vlažilne tekočine. Običajno si vlažilno tekočino pripravi uporabnik sam. V vodo doda predpisano količino pufra in izopropanola.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 12 Namen diplomske naloge je raziskati in primerjati različne vlažilne raztopine (primerjava s konkurenčnimi pufri) z laboratorijskimi testi in ugotoviti primernost le teh za ofsetne tiskarske barve Cinkarne Celje. Na osnovi teh ugotovitev so naredili novo ustrezno vlažilno raztopino.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 13 2 TEORETIČNI DEL 2.1 Vlažilna raztopina 2.1.1 Zakaj in kje je potrebna vlažilna tekočina Tiskovna in proste površine ležijo skoraj v isti ravnini tiskovne forme za posredni ploski ali ofsetni tisk. Da se ne bi tiskarska barva oprijemala tudi prostih površin, morajo imeti tiskovne in proste površine različne fizikalno-kemijske lastnosti. V primeru mokrega ofsetnega tiska je tiskovna plošča narejena tako, da so proste površine hidrofilne (navzemajo vodo), tiskovne pa so hidrofobne oziroma oleofilne (navzemajo tiskarsko barvo). Zato je pri mokrem ofsetnem tisku vlažilna tekočina potrebna, da vlaži hidrofilne proste površine in s tem onemogoča prenos barve na proste (netiskane) površine. Pri suhem ofsetnem tisku se vlažilna tekočina ne uporablja, ker so tiskovne plošče, oziroma proste površine narejene iz dveh različnih materialov, tako da so tiskovne površine oleofilne (lipofilne; nanje se tiskarska barva adsorbira), proste pa so oleofobne (odbijajo tiskarsko barvo oziroma se le-ta nanje ne adsorbira). 2.1.2 Lastnosti vlažilne tekočine Pomembna je kakovost vlažilne tekočine, ker med postopkom tiskanja ne poteka samo vlaženje prostih (nepotiskanih) površin, temveč tudi interakcije med tiskarsko barvo in tiskovnim materialom. Neposredno po vlaženju in pred nabarvanjem tiskarske plošče prepreči voda navzemanje tiskarske barve na nepotiskanih (prostih) površinah, vendar prihaja pri postopku nabarvanja tudi do stika med tiskarsko barvo in vlažilno tekočino, ki je na tiskarski plošči. Takrat navzame tiskarska barva tudi del vlažilne tekočine, tako da dejansko prihaja do»tiskanja«z zmesjo maščob in vode torej z emulzijo. Zato mora
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 14 imeti vlažilna tekočina posebne lastnosti, da ne vpliva negativno niti na tiskarski proces, niti na kakovost tiskarske barve in tiskovnega materiala oziroma gotovega potiskanega izdelka. Kakovost vlažilne tekočine je bistvena za to, da so proste površine vedno čiste in odprte. Pomembno je tudi, da se da vlažilna tekočina dobro transportirati v vlažilnem sistemu, da se na stroju ne pojavljajo plesni ali alge, prav tako se ne smejo na valjih nabirati kakršnekoli usedline. Lastnosti vlažilne tekočine morajo biti take, da pride do hitrega vzpostavljanja ravnovesja med vlažilno tekočino in tiskarsko barvo (vodno ravnotežje) in da se na površini tiskarske plošče tvori primeren film te tekočine. Pomembna je tudi konstantna ph vrednost vlažilne tekočine, ki mora biti med 4,7 in 5,5. Pri prenizki ph vrednosti pride do izgube oleofilnosti na tiskovnih površinah, prihaja do motenj mehanizma sušenja pri oksidativnem sušenju tiskarske barve. Previsoka ph vrednost povzroča kemijske reakcije s kislimi komponentami, podaljšanje sušenja, emulgiranje tiskarske barve (tiskarska barva navzema preveč tiskarske barve in vode), valji barvnika tečejo prazni, ker njihova površina odbija zmes tiskarske barve in vode, obledenje barvnega tona, navzemanje tiskarske barve tudi tistih delov tiskarske forme, ki naj bi ostali prosti. Na splošno velja, da je nekoliko prenizka ph-vrednost vlažilne tekočine manj škodljiva kot previsoka. 2.1.3 Sestava vlažilne tekočine Vlažilna tekočina je sestavljena iz več surovin: vode pufra alkohola varovalnega sredstva za plošče omakal baktericidov
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 15 Voda, iz katere pripravljajo vlažilno tekočino, ne sme imeti previsoke trdote, npr. nad 15 dh. Optimalna trdota vode je med 8 in 12 dh oziroma srednje trda voda, kakor je prikazano v spodnji preglednici. V primeru, da imamo vodo pretrdo, nad 20 dh, jo moramo mehčati. Vodo lahko omehčamo z ionskimi izmenjevalci ali s postopkom reverzibilne osmoze. Preglednica 2-1: Prikaz trdote vode. CELOTNA TRDOTA OCENA TRDOTE VODE 0 4 dh zelo mehka (destilirana voda) 4 8 dh mehka voda (deževnica) 8 18 dh srednje trda voda (večina vodovodnih vod) 18 30 dh trda voda 18 30 dh zelo trda voda Trdoto vode v praksi merimo s pomočjo posebnih lističev, v nemških trdotnih stopinjah, dh, in sicer pomeni 1 dh koncentracijo 10 mg kalcijevih soli (CaO) na liter vode. Pufri so raztopine, v katerih se ph le malo spreminja in stabilizirajo ph vrednost. Puferske raztopine se uporabljajo v vlažilnih raztopinah zato, ker se njihov ph ob dodatku majhnih količin kislin ali baz, ki se izlužujejo iz papirja med postopkom tiska v ofsetnem tisku, ne spreminja. Dodatek alkohola je potreben zato, da se zniža površinska napetost vlažilne tekočine, ker le tako lahko pride do dobrega omakanja tiskarske plošče, preprečuje nastajanje mikroorganizmov v vlažilnem sistemu in hitreje zagotavlja ravnovesje med tiskarsko barvo in vlažilno raztopino. Negativna lastnost alkohola je hitrejše izhlapevanje v primerjavi z vodo, zato morajo vlažilne sisteme hladiti, da znižajo hlapenje. Varovalno sredstvo za plošče je običajno gumiarabika, s katero namažemo aluminijevo ploščo.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 16 Omakala se uporabljajo za znižanje površinske napetosti vlažilne tekočine. V večini uporabljajo izopropanol, čeprav ni zaželen, ker je hlapljiva organska snov. Pri tisku se v vlažilni tekočini uporabi 5-15 % izopropil alkohola, v redkih primerih 20 %, približno 80 90 % izopropil alkohola, ki je v vodi za vlaženje, pa izhlapi v atmosfero, zato ima tiskarska industrija nedvomno velik prispevek k onesnaževanju okolja. Delna zamenjava alkohola s površinsko aktivnimi snovmi, ki znižujejo površinsko napetost izboljšuje omakanje, kar pa ni enakovredna zamenjava za alkohole, saj povzroča penjenje in druge probleme v tisku. Baktericide je potrebno dodajati posebno tedaj, kadar pripravljajo vlažilno tekočino centralno za več ofsetnih strojev, ker bi sicer obstajala nevarnost, da bi se dovodne cevi zamašile z algami. Voda za vlaženje vsebuje razne soli, polisaharide in druge nečistoče, ki jih absorbira med tiskom. Vse to je idealna podlaga za razmnoževanje bakterij, plesni in alg. Stabilna ph vrednost in zvišanje temperature med tiskom pospešujeta njihovo rast, kar povzroča oblaganje cevovoda, sistema za vlaženje in rezervoarja. Zato za preprečevanje razmnoževanja bakterij, plesni in alg obvezno uporabljamo baktericide oziroma mikrobiocide širokega spektra. 2.2 Tiskarska barva Tiskarska barva za klasične tehnike tiska je sestavljena iz naslednjih komponent: barvilnega sredstva: - pigmenti (netopno barvilo) - barvila (topno barvilo) veziva: - naravne in umetne smole - olja nosilne snovi: - topila - razredčila pomožnih sredstev: - plastifikatorji - protipenilci - omakala
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 17 - biocidi - sikativi - preprečevalci»koženja«naloga pigmentov v tiskarskih barvah je absorpcija in odboj ter razprševanje svetlobe, kar vse vpliva na opaciteto in barvo tiskanega pigmentnega filma na tiskovnem materialu. Veliko vlogo pa pri tem igrata tudi velikost delcev pigmenta in lastnosti tiskovnega materiala. Topilo je tekočina, ki jo uporabljajo v nekaterih tiskarskih barvah, saj v njem dispergirajo pigment zato, da postane mobilen, da ga je mogoče transportirati preko tiskarskega stroja na tiskovni material. Topila in veziva imajo poleg tega tudi nalogo, da povežejo pigmentne delce med seboj in na tiskovni material, vplivajo na sijaj in videz končnega suhega filma tiskarske barve na tiskovnem materialu. Vezivo je smola, in sicer je to nehlapni del nosilca, ki se strdi in po sušenju veže pigmentne delce med seboj in na tiskovni material. Smola je nekristalizirana steklasta ali tekoča organska snov, običajno netopna v vodi, vendar topna v organskih topilih. Dodatki so surovine, ki v majhnih količinah bistveno vplivajo na lastnosti tiskarske barve oziroma odtisa. Najbolj običajni dodatki v tiskarskih barvah so: olja, mehčala (plastifikatorji), sušila ali sikativi, omakala, sredstva za zmanjšanje penjenja in še drugi dodatki (naravni ali sintetični voski). Ker se tiskarske barve med seboj razlikujejo, saj vsaka tiskarska tehnika in tiskovni material zahtevata drugačno kakovost tiskarske barve, je vsebnost in vrsta surovin v različnih tiskarskih barvah različna. Če ne upoštevamo nosilcev ali topil, ki so še vedno v večini primerov organska topila in v manjši meri voda, v grobem lahko govorimo, da vsebujejo suhe tiskarske barve okrog 30 50% pigmentov, 40 60% veziv in okoli 10% dodatkov.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 18 Preglednica 2-2: Približna sestava tiskarskih barv za ofsetni. surovine deleži v barvah za ofsetni tisk (%) pigmenti 10 35 veziva (skupaj): naravne smole 20 50 alkidne smole 0 20 rastlinska olja 0 30 mineralna olja 20 40 pomožna sredstva 0 5 topilo 0 2.3 Ofsetni tisk Ofsetni tisk je posredni tisk s ploskve, ki temelji na načelu, da se voda in maščoba odbijata. Bistvo ploskega tiska je, da leže tako tiskovni kot netiskovni deli v isti ravnini. Vse tiste površine, ki se ne smejo odtisovati, so dovzetne za vlago, in vse druge (tiskovni elementi) za mastno barvo. Odtis naredijo tako, da ploščo najprej navlažijo s primerno količino vlage, ki se obdrži na prostih površinah, medtem ko jo vsi tiskovni elementi, ki so mastni, odbijejo. V naslednji stopnji ploščo nabarvajo z zelo mastno barvo. Ta se prime na tiskovne elemente, medtem ko jo mokri deli odbijejo in ostanejo čisti. Šele sedaj odtisnejo s primernim pritiskom sestavek na gumi valj in nato na polo papirja. Tiskovni sestavki z opisanimi lastnostmi so bili sprva izdelani iz kamna, odtisovanje pa je bilo neposredno. Razvoj metalurgije je omogočil, da so začeli tiskarji namesto težkih sestavkov iz kamna uporabljati lahke, ki so bili sprva izdelani iz cinka in nato iz aluminija. S teh tiskovnih elementov pa so še vedno odtisovali neposredno na papir; to pomeni, da so bili tiskovni elementi v zrcalni pozitivni legi. Če pa bi naredili odtis najprej na kakšen vmesen člen in od tu na papir, bi morali biti tiskovni elementi na plošči pravilno obrnjeni (pozitiv), na
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 19 vmesnem členu bi bili obrnjeni na zrcalno, da bi se na papir spet prenesli v pravilno obrnjeni legi. Odtisovanje po tem sistemu imenujemo ofsetni tisk, ki je glede na tisk s ploskve posreden tiskovni postopek, vendar tiskovni elementi obdržijo vse značilnosti za ploski tisk. Imamo torej posredno odtisovanje tiskovne forme za ploski tisk. Pri ofset tisku gre torej za ploski tisk z aluminijastih plošč, ki jih je predhodno potrebno izdelati s pomočjo osvetljenih fotolitov (filmov) oz. z novo tehnologijo CTP (Computer to Print) osvetliti kar direktno plošče, nato se na valje nanese barva, ki se potem odtisne na želen medij, kar prikazuje slika 2-1. Ofset tisk je še vedno najbolj razširjena vrsta tiska, ki zahteva določeno predpripravo, po končani pripravi pa ga odlikuje izredno visoka kvaliteta in hitrost tiska (tudi več 10.000 odtisov na uro). Ofset tisk je finančno ugoden predvsem pri tisku večjih naklad, saj se strošek na izvod porazgubi. Slika 2-1: Prikaz postopka ofset tiska.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 20 2.4 Tiskarske plošče 2.4.1 Svetlobno občutljive plošče za ofsetni tisk Razvoj svetlobno občutljivih plošč se je začel že pred več kot 180 leti. Prve svetlobno občutljive plošče je Joseph Niepce leta 1820 izdelal na osnovi kromiranega kositra, prevlečenega z asfaltom. Plošče so preko prosojne maske osvetljevali s sončno svetlobo več ur, nato pa so neutrjena mesta izpirali z mešanico sivkinega olja in petroleja. Leta 1852 je oče fotografije Fox Talbot patentiral postopek priprave kromirane, z želatino prevlečene jeklene plošče. Postopek je potekal tako, da je bil želatinski premaz izpostavljen sončni svetlobi in nato jedkan s platinovim kloridom. Razvoj se je nadaljeval z uporabo bakrenih plošč in kasneje aluminijevih plošč, oslojenih z raztopino 0,1 % kalijevega ali amonijevega dikromata v želatini ali gumiarabiki. Leta 1970 so se pojavile predoslojene plošče. Proizvajali so aluminijeve plošče. Razvili so tudi plošče, sestavljene iz več kovin. Plošče iz dveh kovin so bile sestavljene tako, da je zgornja vsebovala za tiskarsko barvo odbojni, vendar hidrofilni krom, spodnja pa za tiskarsko barvo sprejemljivi baker. Zaradi zelo trpežnega kroma so imele take plošče dolgo življenjsko dobo. Sodobne predoslojene plošče na osnovi diazo spojin danes s pravilno izbranim časom osvetljevanja omogočajo rutinsko pripravo in standardno kakovost tiska v vseh tiskarnah. To so tanke plošče (debele od 0,15 0,30 mm), ki jih je mogoče lepo napeti preko tiskarskega valja. Njihova osnova je največkrat iz ene kovine, lahko pa je sestavljena tudi iz več kovin. Med kovinskimi ploščami se je danes najbolj uveljavil aluminij, ki je izpodrinil cink in jeklo. Hidrofilno površino, sprejemljivo za vlažilno tekočino, ki odbija tiskarsko barvo (nepotiskane površine), omogoča na plošči prav površina aluminija. Da bi povečali površino ali poroznost plošče zaradi navzemanja večjega volumna vode in s tem večje oleofobnosti, je potrebno površino najprej zrnati. Osnova zrnanja je bil včasih mehanski postopek, pri katerem so površino aluminija drgnili s kroglicami, ki so se gibale na nihajoči, mokri ali suhi plošči.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 21 Danes za izboljšanje hidrofilnosti površine najprej odstranijo oksidno plast, ki zaradi velike reaktivnosti aluminija nastane na površini, nato pa jo napravijo hrapavo izključno elektrokemijsko (anodiziranje) ter jo naknadno oksidirajo. Nastane žilava hidrofilna oksidna plast z veliko specifično površino, ki lahko zadržuje relativno velik volumen vode. Zelo veliko povečanje dosežejo zato, ker elektrolitski postopek deluje na minimalne delce v kristalni strukturi aluminijeve plošče in tvori mikroskopsko mrežo kanalčkov na površini. Kapaciteta zadržane vode se izredno poveča, saj se voda zadržuje v mikrostrukturi plošče v mnogo večjem obsegu kot pri klasičnem zrnanju. To zmanjša prosto površino prisotne vode na ploščici in s tem tudi neželeno emulzifikacijo tiskarske barve. Večja kontrola površinskih karakteristik plošče vpliva tudi na povečanje resolucije pri reprodukciji rastrskih pik. Osnovni princip ploskega ali ofsetnega tiska sloni na dejstvu, da se morajo tiskovne in proste površine razlikovati v površinski energiji in v njihovem odnosu do površinske napetosti tiskarske barve in vlažilne tekočine. Čim večje so te razlike, večja je razlika v sprejemljivosti tiskarske barve med osvetljenimi in neosvetljenimi površinami tiskarske plošče in s tem povezana boljša kakovost odtisov. Do razlik v površinski energiji prihaja zaradi kemijskih reakcij ob uporabi svetlobno občutljivih premazov, ki se po osvetljevanju z ultravijolično svetlobo kemijsko spreminjajo (polimerizacija monomerov), da postanejo sprejemljivi za tiskarsko barvo (oleofilni). Eden izmed učinkov osvetljevanja in kemijskih reakcij je tudi različna topnost med delom materiala na površini tiskarske plošče, ki je bil osvetljen in delom, ki ni bil izpostavljen svetlobi. Neosvetljene dele namreč odstranijo med razvijanjem plošč tako, da ostanejo na plošči površine, sprejemljive za vodo. Te površine so na odtisu proste površine (površine, kjer ni teksta ali slike). Poznamo pozitivne in negativne plošče. Pozitivne plošče osvetljujejo preko pozitivnega filma s svetlobo, ki vsebuje UV svetlob, negativne pa isto, vendar preko negativnega filma.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 22 Slika 2-2: Aluminijasta tiskarska plošča. 2.4.2 Plošče za suhi ofsetni tisk Suhi ofsetni tisk je ploski tisk, ki deluje brez vlažilne tekočine. Začeli so ga razvijati zato, ker je pri mokrem ofsetnem tisku težko kontrolirati ravnovesje med vlažilno tekočino in tiskarsko barvo, kar lahko vodi do emulgiranja tiskarske barve, nekontroliranega prirasta rastrske tonske vrednosti in slabega sušenja ter izgube ostrine odtisa.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 23 3 METODE OZIROMA LABORATORIJSKI TESTI ZA DOLOČITEV IN PRIMERJAVO VLAŽILNIH RAZTOPIN 3.1 Površinska napetost Površinska napetost je pojav, da se gladina kapljevine obnaša kot prožna plošča. Posledica tega je, da se kapljevine zberejo v kapljice kot tudi kapilarnost, pojav, da se kapljevina, ki moči podlago, vzpne po stenah ozke cevke. Površinska napetost je posledica privlačnih van der Waalsovih sil med molekulami kapljevine. V notranjosti kapljevine je vsaka molekula obdana z vseh strani z drugimi molekulami, zato jo van der Waalsove sile vlečejo enako v vse smeri in je rezultanta sil enaka nič. Za plast molekul na gladini pa to ne velja - molekule iz notranjosti kapljevine delujejo nanje s privlačnimi silami, ki jih pa molekule plina z druge strani ne uravnovesijo, tako da jih uravnovesi le nestisljivost kapljevine. Določamo jo s pomočjo stalagmometra, lahko tudi s tenziometrom. Enota za površinsko napetost je sila v mili Newton-ih [mn] na enoto dolžine v metrih [m] oziroma [mn/m]. Površinska napetost velja samo za tekočine. Znano je, da mora biti površinska napetost tekočine najmanj za 10 mn/m manjša od površinske energije materiala, ki naj bi ga tekočina omočila. Vedeti moramo, da se s povišanjem temperature površinska napetost tekočin znižuje.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 24 Preglednica 3-1: Površinske napetosti nekaterih tekočin, ki se uporabljajo v tiskarstvu. topilo Površinska napetost (mn/m) voda 72,6 metanol 22,6 etanol 22,3 propanol (propan-2-ol) 21,4 etilacetat (etiletanoat) 23,9 Za izboljšanje omakanja površin z vodnimi barvami si pomagajo tudi tako, da znižujejo površinsko napetost vode z dodatkom površinsko aktivnih snovi. Vendar to največkrat ni dobro, ker te snovi niso hlapne in lahko poslabšajo videz odtisa. Zato še raje dodajajo vodi alkohole, saj npr. 15% -ni dodatek propanola vodi zniža njeno površinsko napetost na 33 mn/m. 3.2 Merjenje ph vrednosti in elektroprevodnosti ph vrednost je merilo za kislost oziroma bazičnost vzorca ali prisotnost vodikovih oziroma hidroksilnih ionov. ph merimo običajno s kombinirano stekleno elektrodo. Sestavljena je iz Ag/AgCl žičke potopljene v 0,1 M HCl v tanki, okrogli stekleni membrani. Srebrova elektroda je referenčna elektroda, ki je v stiku z merilno stekleno elektrodo. Elektrometrično merjenje ph vrednosti deluje na principu merjenja razlike potencialov med tema dvema elektrodama. Ko elektrodo potopimo v kisel vzorec, potujejo protoni v vzorcu k elektrodi, medtem ko protoni v referenčni raztopini znotraj steklene membrane potujejo proti notranjosti membrane, stran od stene, posledica je sprememba električnega potenciala znotraj elektrode, kar odčitamo kot ph vrednost raztopine. S konduktometrom merimo električno prevodnost vodnih raztopin. Prevodnost je odvisna od prisotnosti ionov (elektrolitov) v vodi, od njihove koncentracije, gibljivosti in naboja ter od temperature vode oziroma raztopine ob merjenju. Raztopine anorganskih snovi so večinoma dobri prevodniki, molekule organskih snovi, ki v vodi ne disocirajo, prevajajo električni tok zelo dobro ali pa sploh ne. Električna prevodnost je recipročna vrednost upora v vodi. Sorazmerna je s specifično prevodnostjo in jo izražamo v µs/cm.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 25 3.3 Določanje gostote vlažilnim raztopinam z areometrom Areometer je priprava za merjenje gostote tekočin, delujoča na principu Arhimedovega zakona. Na predmet, ki je v vodi, delujeta dve sili: teža, ki je usmerjena navzdol in ga skuša potopiti, ter vzgon, ki ga hoče izriniti iz tekočine. Telo plava, kadar sta obe sili enaki. Areometer se potopi v tekočino tako globoko, da je teža izpodrinjene tekočine enaka njegovi celotni teži. Areometer je steklena cev, ki je na zgornjem delu izoblikovana v ozko cevko s prav tanko steno, na spodnji strani pa v bučko, napolnjeno po navadi z drobnimi šibrami, zaradi česar ima težišče nizko in stabilno plava. Vsak areometer je umerjen na določeno temperaturo, ki je tudi na njem označena. Zato moramo paziti, da temperatura preiskovane tekočine ustreza predpisu. Pri tekočinah, ki omočijo steklo, razberemo vrednost v višini spodnjega meniskusa, pri neomočenih pa v višini zgornjega. 3.4 Test ravnotežja voda barva na tackoskopu S to metodo smo merili hitrost sproščanja vode iz barve in tack vrednosti (lepljivost, T) barve. Tiskarska barva je na tackoskopu v kontaktu z velikim presežkom vlažilne raztopine dve minuti. Na tiskalniku se izrisuje krivulja tack- vrednosti med celim procesom, iz katere skonstruiramo T in t r (čas, ko dodamo vlažilno raztopino oziroma od padca ravnotežja do nove vzpostavitve vodnega ravnotežja). Z dodatkom vode tack (lepljivost) barve pade, ko se voda iztisne iz barve, tack vrednost spet naraste. Če je emulgiranje barve visoko, se po dvajsetih minutah tack vrednost barve zelo spremeni. Barve morajo navzemati kontrolirano količino vlažilne raztopine in imeti T v območju od 1 do 9. T je razlika v vrednostih tacka tiskarske barve z in brez vode v enotah tacka. Če je navzemanje vlažilne raztopine nekontrolirano in preveliko, bo prišlo do emulgiranja barve v vodo. Pomemben je tudi čas obnovitve tacka (t r ), ki pokaže, kako hitro se bo tiskarska barva vrnila v svojo normalno konsistenco po kontaktu z vlažilno raztopino in mora biti v točno določenem območju do 60 s. Zato je pomembna pravilna izbira takega dodatka vlažilni vodi, ki bo omogočal kontrolirano navzemaje vode in je optimalen za določeno tiskarsko barvo oziroma je bil za to barvo tudi narejen. Izbira dodatka vlažilni raztopini (vodi) ima velik vpliv na kakovost tiska.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 26 3.5 Kislinska komponenta Kislinsko komponento smo pufrom določili s titracijo, in sicer z nevtralizacijsko titracijo z 1M NaOH. Titracija je kvantitativna volumetrična analizna metoda za količinsko določanje znanih snovi. Kadar so te snovi kisline ali baze, govorimo o kislinsko - baznih ali tudi nevtralizacijskih titracijah. Med snovjo, ki jo določamo (kislina ali baza) in reagentom poteka reakcija nevtralizacije. Titracijska krivulja nam kaže spremembo ph v odvisnosti od prostornine dodane baze h kislini. Pove nam, da je v trenutku nevtralizacije sprememba ph največja. Pri tej spremembi ph vrednosti se spremeni barva indikatorja - ekvivalentna točka.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 27 4 EKSPERIMENTALNI DEL Eksperimentalni del diplomske naloge sem opravila v Cinkarni Celje, na oddelku Grafika, v Laboratoriju za grafične preparate. 4.1 Pribor in aparati Uporabljali smo naslednji laboratorijski pribor in laboratorijske aparate: stalagmometer tenziometer ph meter konduktometer areometer termometer tackoskop čista steklovina (merilni valj, čaše, steklene palčke, ) analitska tehtnica sušilni aparat (analizator vlage) HG53 Mettler-Toledo titrator Metrohm (aparat za določitev kislinske komponente) 4.2 Kemikalije Pri laboratorijskih testih smo uporabljali naslednje pufre Cinkarne Celje (P 55, P 56), konkurenčna pufra in kemikalije: P 55 EKO PUFER (pufer za tisk z manj alkohola) P 56 ALKO PUFER (pufer za alkoholno vlaženje)
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 28 Waterfit Z496 (Gleitsmann konkurenčni pufer) Waterfit Z497 (Gleitsmann konkurenčni pufer) rdeča (P6140) tiskarska barva Cinkarne Celje rumena (G6040) tiskarska barva Cinkarne Celje standardne raztopine za umerjanje ph metra in konduktometra 1 M NaOH za titracijo pri določanju kislinske komponente etanol (kot standardna raztopina pri določanju površinske napetosti) 4.3 Laboratorijski testi 4.3.1 Merjenje ph vrednosti in elektroprevodnosti Najprej smo umerili ph meter s standardnima raztopinama pufroma, ki imata ph = 7 in ph = 4. Nato smo pripravljenim vlažilnim raztopinam izmerili ph vrednosti. Elektroprevodnost merimo s konduktometrom, ki smo ga najprej umerili tako, da smo suho elektrodo kalibrirali, nato pa smo jo še potopili v standardno raztopino in jo kalibrirali. Standardna raztopina je lahko različnih vrednosti. Izmerjene vlažilne tekočine smo pripravili z različnimi kvalitetami vod (od vodovodne vode do sintetičnega dodatka (stabilizator vode) v deionizirani vodi). 4.3.2 Določanje gostote V čist in suh valj smo vlili vlažilno tekočino, ki mora imeti temperaturo 20 C. Če so se nam pri nalivanju nabrale na površini pene, smo jih odstranili s stekleno paličko. Nato smo previdno vstavili areometer, tako da se ni dotikal sten in da je prosto plaval v sredini valja. Valj mora stati na ravni podlagi, ker sicer ne moreš vstaviti areometra tako, da se nebi dotikal sten. Preden smo razbrali gostoto, smo še areometer enkrat potisnili v tekočino in pustili, da se je zopet dvignil ter obstal v določeni legi.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 29 4.3.3 Določanje površinske napetosti Površinsko napetost smo določali s stalagmometrom in tenziometrom. 4.3.3.1 Stalagmometrični način Stalagmometer je podoben pipeti. Ima bučko in iztočno kapilaro, ki prehaja spodaj v ravno, brušeno ploskev. Nad in pod bučko, je cev opremljena z merilom oziroma zarezami, ki omejujejo določen volumen. Stalagmometer smo pritrdili na stojalo tako, da je je bil v navpični legi. Nato smo ga napolnili s preiskovano tekočino, ki je v našem primeru vlažilna tekočina, nato pa smo naravnali iztok tekočine, tako da se je delala kapljica 15 do 60 sekund. Šteli smo kapljice, ki jih vsebuje volumen bučke, in sicer smo začeli s štetjem, ko je nivo tekočine dosegel zgornjo oznako volumna, in končali, ko je dosegel spodnjo oznako. Za primerjalno tekočino smo vzeli etanol, ki smo mu prav tako izmerili površinsko napetost in gostoto. Ker je površinska napetost odvisna od temperature, smo vse tekočine, tudi primerjalno, termostatirali na 20 C. Spodnja brušena ploskev mora biti popolnoma omočena, kar smo dosegli že s tem, da smo pomočili spodnji del naprave v tekočino. Če je ploskev zamaščena, ne bo enakomerno omočena in meritev bo napačna. Površinsko napetost (γ) s stalagmometričnim načinom izračunamo po enačbi (4.1): (4.1) Kjer so: a stand št.kapelj standarda a vzorca št.kapelj vzorca ρ vzorca gostota vzorca ρ stand gostota standarda (ρ(etanol) = 0,798 g/cm 3 ) γ stand površinska napetost standarda površinska napetost vzorca γ vzorca
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 30 4.3.3.2 Tenziometrični način Tenziometrični način določanja površinske napetosti je izredno hiter, zelo enostaven in zadovoljivo natančen. Tako kot stalagmometrični način, je tudi ta način določanja dinamičen, saj merimo silo, ki je potrebna, da se kovinski obroček odtrga od površine tekočine, ki ji določamo površinsko napetost. Meritve smo opravljali tako, da smo si v čašo nalili vzorec, ga postavili na pomično mizico tenziometra,nato pa kovinski obroček nastavili tik nad gladino tekočine, ter na računalniku nastavili začetek merjenja površinske napetosti. Po končanem postopku se nam je na ekranu računalnika izpisala vrednost površinske napetosti. Slika 4-1: Tenziometer.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 31 4.3.4 Kislinska komponenta Kislinsko komponento smo določili s titracijo z 1 M NaOH. In sicer smo najprej prižgali aparat, preverili ali je bireta polna, nato jo s tipkami na titratorju napolnili ali izpraznili. Vzorec smo si pripravili tako, da smo zatehtali okrog 10 g vzorca, ga razredčili do 50 ml, dodali magnetno mešalo in vklopili mešanje. Na aparatu smo izbrali metodo»acid«(določitev vsebnosti kisline), vpisali zatehto, pritisnili start in titracija se je začela. Po končani titraciji se je na ekranu izpisala kislinska komponenta v mekv./g (miliekvivalent na gram). Slika 4-2: Titrator Metrohm, za določitev kislinske komponente. 4.3.5 Sušina Sušino vlažilnih raztopin smo določali s pomočjo aparata za določanje sušin in sicer tako, da smo na ploščico dali nekaj peska ter stekleno palčko, nato pa okrog 1g vlažilne raztopine, nastavili temperaturo pri kateri smo določali sušino (60 C in 105 C) in nato počakali, da se je postopek končal. Po končanem postopku smo odčitali vrednost sušine. Slika 4-3: Analizator vlage HG53 Mettler Toledo.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 32 4.3.6 Test ravnotežja voda barva na tackoskopu Najprej smo vključili tackoskop in tiskalnik ter počakali da so se valji zagreli na temperaturo merjenja 32 C. Nato smo zatehtano količino tiskarske barve nanesli na nanašalni valj na tackoskopu. Izmerili smo tack po dveh minutah vrtenja valjev, saj je ta vrednost brez dodajanja vode, nato smo dodali vlažilno raztopino in po 30 sekundah premaknili spodnji valj, tako da smo se znebili presežne vode. Meritev smo opravljali 20 minut in sicer tako, da smo po vzpostavitvi ravnotežja na 15 sekund dodajali 1 ml te vlažilne raztopine. Tiskalnik je med opravljanjem meritve risal krivuljo tack vrednosti barve. Tack vrednosti smo nato primerjali z tack vrednostmi drugih vzorcev. Test vodnega ravnotežja smo naredili z rdečo (P6140) in rumeno (G6040) tiskarsko barvo Cinkarne Celje. Slika 4-4: Tackoskop.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 33 5 REZULTATI 5.1 ph vrednosti in elektroprevodnosti Prevodnost vode 744 S/cm (sintetična voda) Trdota v območju 21 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 4,90 1286 4,89 1217 4,80 1026 4,75 898 3 4,86 1696 4,83 1535 4,79 1317 4,68 1144 4 4,83 2080 4,75 1877 4,78 1615 4,63 1378 Tabela 5-1: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 744 S/cm (sintetična voda) in trdoti vode 21 o dh. Prevodnost vode 765 S/cm (vodovodna voda) Trdota v območju 21 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 5,44 1283 5,64 1229 5,48 1063 5,43 1082 3 5,24 1716 5,35 1572 5,26 1474 5,15 1172 4 5,13 2130 5,11 1925 5,14 1831 5,00 1439 Tabela 5-2: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 765 S/cm (vodovodna voda) in trdoti vode 21 o dh.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 34 Prevodnost vode 450 S/cm (sintetična voda) Trdota v območju 14 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 4,87 1171 4,84 1105 4,88 980 4,76 816 3 4,85 1571 4,79 1433 4,85 1332 4,73 1087 4 4,83 2040 4,72 1769 4,84 1647 4,72 1360 Tabela 5-3: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 450 S/cm (sintetična voda) in trdoti vede 14 o dh. Prevodnost vode 450 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) Trdota v območju 14 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 5,18 1200 5,26 1114 5,22 992 5,08 781 3 5,09 1667 4,99 1502 5,06 1391 4,93 1080 4 4,99 2060 4,87 1822 5,00 1737 4,81 1354 Tabela 5-4: Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 450 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) in trdoti vodi 14 o dh. Prevodnost vode 252 S/cm (sintetična voda) Trdota v območju 4-7 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 4,92 1085 4,83 989 4,90 973 4,75 759 3 4,91 1527 4,79 1335 4,89 1358 4,70 1042 4 4,90 1903 4,74 1662 4,87 1719 4,68 1309 Tabela 5-5: : Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 252 S/cm (sintetična voda) in trdoti vodi 4-7 o dh.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 35 Prevodnost vode 252 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) Trdota v območju 4 7 o dh Vlažilna raztopina Waterfit 496 Waterfit 497 P - 55 P - 56 Dodatek pufra ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) ph χ/( S/cm) (ml) 2 5,09 1132 5,00 1008 4,09 973 4,96 738 3 5,03 1541 4,90 1346 4,89 1358 4,84 1014 4 4,99 1961 4,85 1693 4,87 1719 4,80 1304 Tabela 5-6: : Izmerjene ph vrednosti in elektroprevodnosti vlažilnih raztopin pri prevodnosti vode 252 S/cm (vodovodna voda + deionizirana voda) in trdoti vodi 4-7 o dh. Z določitvijo ionske jakosti pufra smo dosegli konstantno ph vrednost vlažilne tekočine tekom tiska, ki mora biti med 4,7 in 5,5 in se spreminja s kvaliteto vode. Če uporabljamo vodovodno vodo s trdoto nad 21 o dh je potreben 4 % (4 ml) dodatek pufra; če uporabljamo vodo s trdoto od 4-20 o dh je dodatek 2 3 % (2 3 ml) pufra. Vrednosti so prikazane v tabelah 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 in 5-6. Iz tabel razberemo, da so kljub različni kvaliteti oziroma trdoti vode, ph vrednosti vlažilnih raztopin v določenem območju med 4,7 in 5,5 in so med seboj primerljive. Opazimo, da se z dodajanjem pufra v vlažilno raztopino ph vrednost znižuje, prevodnost pa se povečuje. 5.2 Določanje gostote Vlažilna raztopina Gostota (g/cm 3 ) Waterfit 496 1,083 Waterfit 497 1,057 P-55 1,109 P-56 1,061 Tabela 5-7: Določena gostota vlažilnih tekočin pri 20 C. Iz tabele vidimo, da so gostote pufrov med seboj primerljive, medtem ko so gostote razredčenih vlažilnih raztopin enake in znašajo 1,000 g/cm 3.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 36 5.3 Sušina Vlažilna raztopina Sušina pri T = 60 C (%) Sušina pri T = 105 C (%) Waterfit 496 22,70 18,30 Waterfit 497 14,50 12,18 P-55 33,28 31,20 P-56 17,01 14,52 Tabela 5-8: Sušilne vrednosti vlažilnih raztopin pri 60 C 105 C. V tabeli je prikazan sušilni delež pufrov, iz katere razberemo, da ima pufer P 55 nekoliko višji delež sušine kot ostali primerjalni pufri, ki imajo med seboj primerljive vrednosti. 5.4 Površinska napetost vlažilna tekočina koncentrirana raztopina razredčena raztopina 100 ml + 10 ml (vodovodna voda + vlažilna tekočina) razredčena raztopina 100 ml + 2 ml (vodovodna voda + vlažilna tekočina) št. γ/(mn/m) št. kapljic γ/(mn/m) št. kapljic γ/(mn/m) kapljic etanol 44 22,27 / / / / deionizirana 17 72,75 / / / / voda Waterfit 496 47 28,49 26 47,76 22 56,45 Waterfit 497 40 32,68 27 45,99 22 56,45 P 55 42 32,80 29 42,95 23 54,16 P 56 42 31,34 28 44,35 22 56,45 Tabela 5-9: Stalagmometrična določitev površinske napetosti. vlažilna tekočina koncentrirana raztopina γ/(mn/m) razredčena raztopina 100 ml + 4 ml (vodovodna voda + vlažilna tekočina) γ/(mn/m) Waterfit 496 23,33 47,57 Waterfit 497 31,62 53,01 P 55 30,59 50,42 P 56 27,66 51,19 Tabela 5-10: Tenziometrični način določitve površinske napetosti.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 37 S pravo koncentracijo in izbiro površinsko aktivnih komponent v pufrih smo dosegli površinsko napetost, ki je priporočljiva in je primerljiva konkurenčnim vzorcem. S tem smo dosegli optimalno omakanje plošče (na površini tiskarske plošče se tvori primeren film tekočine) in hitro vzpostavljanje ravnovesja med vlažilno tekočino in tiskarsko barvo. Iz tabele 5-9 je razvidno, da so površinske napetosti vlažilnih raztopin primerljive med seboj. Iz tabele 5-10 je razvidno, da so površinske napetosti primerljive med seboj, razen konkurenčnega pufra Waterfit 496, ki zelo odstopa od ostalih pufrov. Opazimo tudi, da so vrednosti površinskih napetosti po stalagmometričnem in tenziometričnem načinu malo drugačne oziroma med seboj odstopajo, pufra Waterfit 496 in P- 56. Vrednosti pufra Waterfit 497 in P- 55 so med seboj primerljive po obeh načinih določanja površinske napetosti. 5.5 Kislinska komponenta Vlažilna raztopina Kislinska komponenta (mekv/g) Waterfit 496 0,46 Waterfit 497 0,27 P-55 0,38 P-56 0,37 Tabela 5-11: Določitev vsebnosti kislinske komponente vlažilnih raztopin. V tabeli 5-11 je prikazana vsebnost kisline v pufrih, izražena je v miliekvivalentih na gram vzorca oziroma pufra. Potek titracije z 1M NaOH različnih pufrov je prikazan v grafih od 5-1 do 5-4. Na osnovi kislinske komponente smo določili jakost pufra, ki je potrebna za vzpostavljanje stabilne ph vrednosti vlažilne tekočine tekom tiska.
p H p H E R C E R C PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 38 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 a c i d E P 1 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 V [ m l ] Graf 5-1: Določitev kislinske komponente titracija pufra Waterfit 496 z 1M NaOH. 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 E P 1 a c i d 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 V [ m l ] 0 Graf 5-2: Določitev kislinske komponente titracija pufra Waterfit 497 z 1M NaOH.
p H p H E R C PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 39 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 a c i d E P 1 0, 0 2, 5 5, 0 7, 5 1 0, 0 1 2, 5 1 5, 0 1 7, 5 2 0, 0 V [ m l ] 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 Graf 5-3: Določitev kislinske komponente titracija pufra P - 55 z 1M NaOH. 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8 7 6 5 4 E P 1 a c i d 0, 0 2, 5 5, 0 7, 5 1 0, 0 1 2, 5 1 5, 0 1 7, 5 2 0, 0 V [ m l ] Graf 5-4: Določitev kislinske komponente titracija pufra P - 56 z 1M NaOH.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 40 5.6 Vodno ravnotežje Waterfit 496 Waterfit 497 P 55 P 56 Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) 240 1 30 165 0 45 165 0 45 165 0 45 285 1 30 240 0 30 245 0 35 240 0 30 330 1 30 285 0 30 290 0 30 285 0 30 375 1 30 380 1 30 335 0 30 330 0 30 415 2 25 430 2 35 380 1 30 375 0 30 460 2 30 475 2 30 425 1 30 420 0 30 500 1 25 525 2 35 470 1 30 465 0 30 540 1 25 575 2 35 515 1 30 510 0 30 585 2 25 625 2 35 560 1 30 555 0 30 630 2 30 675 2 35 605 1 30 600 0 30 675 2 30 725 2 35 650 1 30 645 1 30 720 0 30 770 2 30 695 1 30 690 1 30 765 2 30 860 2 30 740 1 30 735 1 30 810 2 30 910 2 35 785 1 30 780 1 30 855 2 30 955 2 30 830 1 30 825 1 30 900 1 30 1000 2 30 875 1 30 870 1 30 940 1 25 1050 2 35 920 1 30 919 1 30 990 2 35 1100 2 35 965 1 30 960 1 30 1030 2 25 1145 2 30 1010 1 30 1005 1 30 1075 2 25 1190 2 30 1055 1 30 1050 1 30 1110 2 20 1245 2 40 1100 1 30 1095 1 30 1145 1 30 1140 1 30 1190 1 30 1185 1 30 1235 1 30 1230 1 30 Tabela 5-12: Lepljivost in čas vzpostavitve vodnega ravnotežja z rdečo (P6140) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 41 Waterfit 496 Waterfit 497 P 55 P 56 Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) Čas (s) T t r (s) 165 1 45 195 0 75 175 0 45 185 2 65 275 3 65 275 0 65 255 0 35 255 3 45 355 4 65 370 0 70 315 0 30 320 5 50 430 7 60 475 2 90 390 0 30 380 5 45 515 7 70 580 0 90 465 1 30 425 5 50 610 7 80 685 2 90 530 1 30 515 5 55 695 9 75 795 5 95 595 1 30 590 5 60 785 9 75 910 5 100 665 1 30 665 6 60 880 12 80 1025 8 100 730 1 30 735 6 55 980 11 85 1140 8 90 795 1 30 805 6 55 1075 12 80 1255 9 100 855 1 30 880 8 60 1170 15 80 945 1 30 955 8 60 1270 15 85 1020 1 30 1025 8 55 1080 1 30 1105 8 65 1140 1 30 1180 8 60 1195 1 30 1260 6 65 1260 1 30 Tabela 5-13: Lepljivost in čas vzpostavitve vodnega ravnotežja z rumeno (G6040) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.
dt dt PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 42 Vodno ravnotežje z rdečo tiskarsko barvo 3 2 1 waterfit 496 waterfit 497 P - 55 P - 56 0 165 420 525 645 770 900 1005 1145-1 čas [s] Graf 5-5: Vodno ravnotežje z rdečo (P6140) tiskarsko barvo Cinkarne Celje. Vodno ravnotežje z rumeno tiskarsko barvo 16 14 12 10 8 6 4 waterfit 496 waterfit 497 P - 55 P - 56 2 0 165 315 420 525 610 770 875 1080 1255-2 čas [s] Graf 5-6: Vodno ravnotežje z rumeno (G6040) tiskarsko barvo Cinkarne Celje.
PRIMERJAVA RAZLIČNIH VLAŽILNIH RAZTOPIN ZA OFSET TISK Stran 43 Test vodnega ravnotežja smo naredili z rdečo P6140 in rumeno G6040 Optiline barvo Cinkarne Celje. Vzorce vlažilnih tekočin smo pripravili z vodovodno vodo v razmerju 100 ml + 10 ml (voda + pufer). Ugotavljali smo spremembo lepljivosti barve ob ponovni vzpostavitvi vodnega ravnotežja, po dodatku vlažilne vode, in čas vzpostavitve vodnega ravnotežja. Iz tabele 5-12 je razvidno, da pri rdeči (P6140) optiline barvi Cinkarne Celje ne prihaja do velikih razlik med pufri. Pri pufru Waterfit 496 je vzpostavitev vodnega ravnotežja najhitrejša (20 30 s), sprememba lepljivosti barve ni najboljša ( T je do 2). Pri pufru Waterfit 497 je rezultat najslabši (t r = 30s, T je 2), vendar še vedno ne zelo odstopajoč. Pri pufru P 55 in P 56 je rezultat najbolj soliden, čas vzpostavitve ravnotežja je 30 s, lepljivost barve pa je tukaj najmanjša. Iz tabele 5-13 je razvidno, da rumena barva (G6040) najhitreje vzpostavi ravnotežje z vlažilno vodo pripravljeno s pufrom P 56, kjer je čas vzpostavitve 30 s, lepljivost barve pa je zelo mala ( T = 1). Malo slabši rezultat je z vlažilno raztopino pripravljeno s pufrom P 55, kjer je čas vzpostavitve ravnotežja daljši (t r je od 45 do 60 s), lepljivost barve je večja ( T do 2). Slab rezultat je tudi s pufrom Waterfit 497, kjer je čas vzpostavitve od 60 do 100 s, lepljivost barve pa doseže tudi vrednost 9 ( T). Najslabši rezultat je z pripravljeno raztopino pufra Waterfit 496, kjer je čas vzpostavitve daljši, od 65 do 85 s, lepljivost barve pa seže do T = 15. Grafa 5-5 in 5-6 prikazujeta odstopanje lepljivosti barve od začetnega stanja in tekom dodajanja vlažilne tekočine. Tabeli 5-12 in 5-13 prikazujeta odstopanje lepljivosti barve v primerjavi z začetno lepljivostjo in čas vzpostavitve ravnotežja po dodajanju vode. Iz grafa 5-5 in 5-6 je razvidno, da tiskarska barva navzame del vlažilne tekočine, ker se ji lepljivost spremeni. Pomembno je, da količina navzemanja vode tekom tiska ne narašča. Iz grafa 5-6 je razvidno, da rumena barva tekom testa navzema vedno več pufra Waterfit Z496 in Waterfit Z497.